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第一章 绪论
1.1 引言
1.2 集成电路中金属互连线的发展及其特点
1.2.1 铝互连线的发展及特点
1.2.2 互连线材料的选取和铜互连的提出
1.3 铜互连技术的应用
1.3.1 铜互连技术发展中的关键问题
1.3.2 铜互连工艺以及扩散阻挡层的应用概述
1.4 薄膜沉积技术在集成电路中的应用
1.4.1 磁控溅射方法及原理
1.4.2 溅射膜层的结构
1.5 溅射铜薄膜微观结构和性能
1.5.1 铜互连膜的晶粒结构及织构
1.5.2 铜薄膜中孪晶结构及其与薄膜力学性能的关系
1.5.3 铜薄膜的性能表征
1.6 合金掺杂溅射铜薄膜的研究现状
1.6.1 合金化思想的提出
1.6.2 合金掺杂对铜电阻率的影响
1.6.3 合金掺杂对铜薄膜微观结构和热稳定性的影响
1.7 选题的背景
1.7.1 铜合金化元素的选取
1.7.2 铜合金薄膜中有待研究的问题
1.8 本论文的主要研究内容
参考文献
第二章 制备工艺及合金掺杂对溅射铜薄膜织构的影响
2.1 前言
2.2 实验方法
2.2.1 溅射靶材制备
2.2.2 基底处理
2.2.3 薄膜制备
2.2.4 薄膜的检测
2.3 嵌镶组合靶磁控溅射合金薄膜的可控性
2.4 制备参数对磁控溅射铜薄膜织构的影响
2.5 溅射沉积薄膜织构的形成
2.5.1 应变能对薄膜生长织构的影响
2.5.2 合金掺杂对溅射铜薄膜织构的影响
本章小结
参考文献
第三章 合金掺杂对溅射铜薄膜微观结构的影响及其与孪晶形成的内在关系
3.1 引言
3.2 实验设备和方法
3.2.1 薄膜制备和退火处理
3.2.2 薄膜电阻率的测试
3.2.3 薄膜的形貌以及结构分析
3.2.4.聚焦离子束技术制备截面方向TEM观察样品
3.2.5 薄膜力学性能的测试
3.3 合金掺杂对溅射铜薄膜晶粒结构的影响
3.3.1 磁控溅射Cu以及Cu(Cr)合金薄膜的平面方向TEM分析
3.3.2 磁控溅射Cu以及Cu(Cr)合金薄膜的横截面方向的TEM分析
3.4 溅射铜薄膜孪晶微结构的形成和控制
3.4.1 磁控溅射Cu以及Cu(Cr)薄膜中的孪晶结构
3.4.2 合金掺杂对铜薄膜孪晶形成的影响
3.5 合金掺杂对溅射铜薄膜力学性能的影响
本章小结
参考文献
第四章 Zr、Cr掺杂对溅射铜薄膜热稳定性的影响及界面阻挡层的自发形成
4.1 引言
4.2 实验方法
4.2.1 薄膜制备
4.2.2 薄膜退火处理
4.2.3 薄膜表面和截面形貌的观察
4.2.4 薄膜样品的结构以及成分分布特征
4.3 Zr、Cr掺杂对Si(100)基底溅射Cu薄膜结构热稳定性的影响
4.3.1 Zr、Cr掺杂对溅射态铜薄膜表面形貌的影响
4.3.2 Si(100)基底退火态Cu、Cu(Zr)以及Cu(Cr)薄膜的XRD表征
4.3.3 Si(100)基底Cu、Cu(Zr)以及Cu(Cr)薄膜横截面形貌分析
4.3.4 界面扩散和反应特征
4.4 Cr掺杂对溅射铜薄膜晶界沟槽化的影响以及薄膜的晶界团聚模型
4.5 Si(100)基底上的Cu、Cu(Zr)和Cu(Cr)薄膜的电阻率
4.6 不同合金掺杂的Cu/SiO2薄膜体系中界面扩散阻挡层的形成
4.6.1 合金薄膜体系中元素扩散和界面分析
4.6.2 SiO2基底上Cu(Zr)、Cu(Cr)和Cu(Mo)薄膜的电阻率
4.6.3 界面阻挡层的自发形成机制
本章小结
参考文献
第五章 Cr合金掺杂对溅射铜薄膜电迁移行为的影响
5.1 引言
5.2 实验材料和方法
5.2.1 薄膜的沉积和图形化
5.2.2 电迁移实验的测试原理
5.3 Cr掺杂对铜导线抗电迁移性能的影响
5.3.1 电迁移加速实验
5.3.2 电迁移过程中的原子扩散
本章小结
参考文献
第六章 主要结论及创新点
6.1 主要结论
6.2 创新点
致谢
攻读博士期间已发表和待发表的论文以及公开专利