IBAD工艺参数对自形成扩散阻挡层的Cu（C）薄膜结构和性能影响的研究
发布时间：2021-07-20 17:47
集成电路自诞生以来不断飞速发展,而铜也早已取代了铝成为新一代的互连材料。为了阻止铜与硅基体之间的扩散反应引起微电子元器件性能受到影响并且提高铜与硅衬底的粘附性,必须在铜互连线外包裹一层扩散阻挡层。本文采用离子束辅助沉积技术制备了Cu（C）合金薄膜自形成扩散阻挡层,并研究了离子束辅助沉积工艺中沉积温度,辅助离子束能量和离子原子到达比分别对Cu（C）薄膜微观结构,电学性能以及扩散阻挡性能的影响,得出如下结论:（1）随着辅助源离子束能量的增加（0、0.1、0.2、0.3、0.4 keV）,Cu（C）薄膜的表面粗糙度逐步上升,晶粒尺寸和薄膜内部的缺陷密度呈现先减小后增大的趋势,由此导致在镀态时,薄膜的电阻率也是先减小后增大,在辅助源离子束能量为0.1 keV时,薄膜拥有最小的电阻率。辅助源离子束能量为0.4 keV的薄膜,由于能量过高,沉积过程中的热效应使得薄膜在镀态时就提前形成了SiC相作为扩散阻挡层,其热稳定性最好,达到400℃,1 h。（2）控制沉积温度在100℃及以上的时候,Cu（C）薄膜和Si基体的交界面上自发形成了Si C相和非晶碳层,其有效阻止了薄膜即使处于400℃退火一个小时的...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电迁移效应引发（a）短路（b）断路（戴拖，2016）
图 1-2 Cu 互连体系示意图（戴拖，2016）Fig. 1-2 Schematic diagram of the Cu interconnection syste层研究概况层的性能要求定义是，在预设刻蚀好的沟槽内沉积的第一层超役工作时由于高温导致 Cu 向 Si 及电介质材料合能力根据阻挡层的定义，阻挡层既可以防止 膜与基底的结合强度，Kattelus（ Kattelus，1icolet，1995）阐述了在金属/介质接触中理想的扩，厚度小于等于 100 nm 的阻挡层来说，要求其
最后再研究离子原子到达比对 Cu(C)薄膜扩散阻挡性能的影响。基本实验过程如图1-3 所示。图 1-3 实验设计流程图Fig. 1-3 Flow chart of experimental design
【参考文献】：
期刊论文
[1]分子纳米层作为铜扩散阻挡层的研究进展（一）:分子纳米层[J]. 王亚斌,刘忠,李武,董亚萍,黄玉东. 功能材料. 2016(08)
[2]集成电路的互连线材料及其发展[J]. 陈君,侯倩,廉得亮. 微型机与应用. 2016(05)
[3]基体温度对氮化钛涂层微观结构的影响[J]. 陈首部,孙奉娄. 中南民族大学学报(自然科学版). 2013(04)
[4]微电子产业发展中政府推动作用研究[J]. 夏阳,梁宏亮. 河北企业. 2012(07)
[5]集成电路互联金属的电迁移效应研究[J]. 许燕丽,徐伟龙,李金华. 常州大学学报(自然科学版). 2011(04)
[6]磁控溅射温度对Zr-N薄膜扩散阻挡性能的影响[J]. 丁明惠,张宏森,张丽丽,王颖. 功能材料. 2008(10)
[7]低能Ar离子束辅助沉积Cu、Ag、Pt薄膜[J]. 江炳尧,冯涛,任琮欣,柳襄怀. 核技术. 2008(01)
[8]超大规模集成电路铜布线扩散阻挡层TaN薄膜的制备研究[J]. 陈秀华,王莉红,项金钟,吴兴惠,周桢来. 功能材料. 2007(05)
[9]集成电路Cu互连扩散阻挡层的研究进展[J]. 陈海波,周继承,李幼真. 材料导报. 2006(12)
[10]机械合金化制备铜碳过饱和固溶体[J]. 刘学然,刘勇兵,曹占义,冉旭,郭秀艳. 材料热处理学报. 2006(02)
博士论文
[1]集成电路铜互连工艺中先进扩散阻挡层的研究[D]. 谢琦.复旦大学 2008
[2]铜硅体系的扩散和界面反应[D]. 曹博.兰州大学 2008
硕士论文
[1]铜互联工艺的氮化钽扩散阻挡层研究[D]. 曹世成.哈尔滨工业大学 2010
[2]先进铜接触工艺的扩散阻挡层的研究[D]. 赵莹.复旦大学 2010
本文编号：3293294
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电迁移效应引发（a）短路（b）断路（戴拖，2016）
图 1-2 Cu 互连体系示意图（戴拖，2016）Fig. 1-2 Schematic diagram of the Cu interconnection syste层研究概况层的性能要求定义是，在预设刻蚀好的沟槽内沉积的第一层超役工作时由于高温导致 Cu 向 Si 及电介质材料合能力根据阻挡层的定义，阻挡层既可以防止 膜与基底的结合强度，Kattelus（ Kattelus，1icolet，1995）阐述了在金属/介质接触中理想的扩，厚度小于等于 100 nm 的阻挡层来说，要求其
最后再研究离子原子到达比对 Cu(C)薄膜扩散阻挡性能的影响。基本实验过程如图1-3 所示。图 1-3 实验设计流程图Fig. 1-3 Flow chart of experimental design
【参考文献】：
期刊论文
[1]分子纳米层作为铜扩散阻挡层的研究进展（一）:分子纳米层[J]. 王亚斌,刘忠,李武,董亚萍,黄玉东. 功能材料. 2016(08)
[2]集成电路的互连线材料及其发展[J]. 陈君,侯倩,廉得亮. 微型机与应用. 2016(05)
[3]基体温度对氮化钛涂层微观结构的影响[J]. 陈首部,孙奉娄. 中南民族大学学报(自然科学版). 2013(04)
[4]微电子产业发展中政府推动作用研究[J]. 夏阳,梁宏亮. 河北企业. 2012(07)
[5]集成电路互联金属的电迁移效应研究[J]. 许燕丽,徐伟龙,李金华. 常州大学学报(自然科学版). 2011(04)
[6]磁控溅射温度对Zr-N薄膜扩散阻挡性能的影响[J]. 丁明惠,张宏森,张丽丽,王颖. 功能材料. 2008(10)
[7]低能Ar离子束辅助沉积Cu、Ag、Pt薄膜[J]. 江炳尧,冯涛,任琮欣,柳襄怀. 核技术. 2008(01)
[8]超大规模集成电路铜布线扩散阻挡层TaN薄膜的制备研究[J]. 陈秀华,王莉红,项金钟,吴兴惠,周桢来. 功能材料. 2007(05)
[9]集成电路Cu互连扩散阻挡层的研究进展[J]. 陈海波,周继承,李幼真. 材料导报. 2006(12)
[10]机械合金化制备铜碳过饱和固溶体[J]. 刘学然,刘勇兵,曹占义,冉旭,郭秀艳. 材料热处理学报. 2006(02)
博士论文
[1]集成电路铜互连工艺中先进扩散阻挡层的研究[D]. 谢琦.复旦大学 2008
[2]铜硅体系的扩散和界面反应[D]. 曹博.兰州大学 2008
硕士论文
[1]铜互联工艺的氮化钽扩散阻挡层研究[D]. 曹世成.哈尔滨工业大学 2010
[2]先进铜接触工艺的扩散阻挡层的研究[D]. 赵莹.复旦大学 2010
本文编号：3293294
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