銅互連技術(shù)的擴(kuò)散阻擋層工藝研究.pdf

1、集成電路發(fā)展，要求不斷提高集成度和速度，其途徑為器件微小型化。隨著尺寸縮小，晶體管的速度越來越快，但互連線的寄生電容和分布電阻所導(dǎo)致的傳輸時(shí)延卻會(huì)增大，影響速度提高。到了O．13微米技術(shù)階段后，與低介電系數(shù)介質(zhì)相結(jié)合的銅互連技術(shù)逐步代替鋁互連。在鋁工藝中，金屬布線是通過刻蝕形成的，而銅的氯化物是不揮發(fā)的，因此無法應(yīng)用刻蝕工藝。為了解決這個(gè)問題，銅的鑲嵌工藝被研發(fā)出來，它通過先淀積介質(zhì)，然后光刻、刻蝕形成所需要的圖形，然后再在其上淀積金屬

2、，把金屬嵌到槽里，最后通過化學(xué)機(jī)械研磨，去除溝槽外的金屬，從而得到平坦化的銅布線。 然而銅有易氧化、易擴(kuò)散的缺點(diǎn)，這就要求有一種材料能把銅保護(hù)起來，和介質(zhì)分隔開，伺時(shí)這種材料還要具有良好的粘附性能。但鋁工藝中常用阻擋層氮化鈦不能滿足銅互連工藝要求，而采用氮化鉭作為銅的阻擋層。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，銅互連中通孔阻擋層的阻值遠(yuǎn)大于橫向金屬連線的阻值，通孔內(nèi)底部和側(cè)壁阻擋層的厚度及其均勻性對(duì)銅互連的分布電阻與可靠性有很大影響。 為此，本文

3、以銅互連技術(shù)的擴(kuò)散阻擋層工藝為題展開研究，探討了銅互連的主要工藝，根據(jù)擴(kuò)散阻擋層淀積原理，重點(diǎn)研究了阻擋層的兩種主要制備工藝：自離化等離子體淀積和側(cè)壁覆蓋增強(qiáng)反濺淀積。通過各種工藝實(shí)驗(yàn)，以及電性和良率測(cè)試分析，改善了氮化鉭阻擋層淀積工藝，從而提高產(chǎn)品的性能和良率。 實(shí)驗(yàn)對(duì)比了自離化等離子體淀積和側(cè)壁覆蓋增強(qiáng)反濺淀積兩種擴(kuò)散阻擋層工藝。通過實(shí)驗(yàn)證明，后者所具有的反濺效應(yīng)可以清除通孔中的沾污，增加通孔側(cè)壁的覆蓋率，改善通孔的接觸特性