铜互连技术中铝焊接点的氮化钽扩散阻挡工艺优化

摘要

随着半导体器件尺寸的不断缩小,互连对芯片速度、可靠性、功耗等性能的影响越来越大。互连材料和工艺技术的改进成为集成电路技术进步的重要关键之一。后端互连技术,已经逐步从铝互连过渡到铜互连。在0.13μm及其以下的技术节点中,铜互连技术已经成为主流。在后端铜互连工艺中,多层铜线层配合铝焊接点层的工艺流程相当普遍。这种工艺流程,如果铝焊接点底部的氮化钽扩散阻挡层工艺出现问题,该位置非常容易发生铜扩散问题。这会导致产品良率损失,可靠性下降,封装引线附着力减弱等一系列问题。
　　 本文,通过对铜扩散发生机制的一些研究分析,针对铝焊接点的扩散阻挡层工艺进行对比实验,优化其制备工艺。分别对比了不同溅射设备制备的氮化钽的扩散阻挡效果;并通过调整工艺参数,来比较不同工艺条件下制备的氮化钽扩散阻挡层样品的铜扩散效应;论文还对比研究了不同组合方式的氮化钽/钽复合膜的扩散阻挡效果。通过这些实验,找到了几种有效解决铜扩散问题的氮化钽扩散阻挡层制备方案。在本项研究工作中,根据实际生产应用降低成本,提高效益的需求,选取富氮的氮化钽扩散阻挡层薄膜方案应用到实际生产工艺中。使产品的缺陷降低,良率和可靠性得到了有效提升。