真空科学与技术学报
真空科學與技術學報
진공과학여기술학보
JOURNAL OF VACUUM SCIENCE AND TECHNOLOGY
2011年
1期
23-26
,共4页
陈剑辉%刘保亭%李晓红%王宽冒%李曼%赵冬月%杨林%赵庆勋
陳劍輝%劉保亭%李曉紅%王寬冒%李曼%趙鼕月%楊林%趙慶勛
진검휘%류보정%리효홍%왕관모%리만%조동월%양림%조경훈
Cu互连%Ni-Al-N%扩散阻挡层%失效机制
Cu互連%Ni-Al-N%擴散阻擋層%失效機製
Cu호련%Ni-Al-N%확산조당층%실효궤제
以一种新的三元非晶化合物薄膜作为Cu互连的阻挡层,采用射频磁控溅射法构架了Cu(120 nm )/ Ni-Al-N(10 nm)/ Si 的异质结.利用四探针测试仪、X 射线衍射仪和原子力显微镜研究了不同温度下高真空退火样品的输运性质、微观结构与表面形貌.实验发现非晶Ni-Al- N薄膜经过650℃的高温处理仍能保持非晶态,各膜层之间没有明显的反应和互扩散存在,表明 非晶Ni-Al-N具有良好的阻挡效果,可以用作Cu互连的阻挡层材料.另外,相对于Ni-Al扩 散阻挡层材料,N的掺入填充了阻挡层的缺陷,降低了Cu膜粗糙度,使薄膜表面更加平整致 密,起到了细化晶粒的作用.对Ni-Al-N阻挡层的失效机制的研究表明Ni-Al-N阻挡层的 失效机制有别于传统的Cu-Si互扩散机制,Cu膜内应力导致其颗粒内聚形成大团簇,与阻挡层剥离会导致Cu/Ni-Al-N/Si结构失效.
以一種新的三元非晶化閤物薄膜作為Cu互連的阻擋層,採用射頻磁控濺射法構架瞭Cu(120 nm )/ Ni-Al-N(10 nm)/ Si 的異質結.利用四探針測試儀、X 射線衍射儀和原子力顯微鏡研究瞭不同溫度下高真空退火樣品的輸運性質、微觀結構與錶麵形貌.實驗髮現非晶Ni-Al- N薄膜經過650℃的高溫處理仍能保持非晶態,各膜層之間沒有明顯的反應和互擴散存在,錶明 非晶Ni-Al-N具有良好的阻擋效果,可以用作Cu互連的阻擋層材料.另外,相對于Ni-Al擴 散阻擋層材料,N的摻入填充瞭阻擋層的缺陷,降低瞭Cu膜粗糙度,使薄膜錶麵更加平整緻 密,起到瞭細化晶粒的作用.對Ni-Al-N阻擋層的失效機製的研究錶明Ni-Al-N阻擋層的 失效機製有彆于傳統的Cu-Si互擴散機製,Cu膜內應力導緻其顆粒內聚形成大糰簇,與阻擋層剝離會導緻Cu/Ni-Al-N/Si結構失效.
이일충신적삼원비정화합물박막작위Cu호련적조당층,채용사빈자공천사법구가료Cu(120 nm )/ Ni-Al-N(10 nm)/ Si 적이질결.이용사탐침측시의、X 사선연사의화원자력현미경연구료불동온도하고진공퇴화양품적수운성질、미관결구여표면형모.실험발현비정Ni-Al- N박막경과650℃적고온처리잉능보지비정태,각막층지간몰유명현적반응화호확산존재,표명 비정Ni-Al-N구유량호적조당효과,가이용작Cu호련적조당층재료.령외,상대우Ni-Al확 산조당층재료,N적참입전충료조당층적결함,강저료Cu막조조도,사박막표면경가평정치 밀,기도료세화정립적작용.대Ni-Al-N조당층적실효궤제적연구표명Ni-Al-N조당층적 실효궤제유별우전통적Cu-Si호확산궤제,Cu막내응력도치기과립내취형성대단족,여조당층박리회도치Cu/Ni-Al-N/Si결구실효.
