The Preparation of Diffusion Barrier Layer and Investigation of the Thermal Stability in Cu Interconnect Technology

摘要

随着集成电路的集成度越来越高，第一代Al互连材料由于较差的抗电迁移能力，已不能满足高性能互连材料的要求。Cu比Al具有更低的电阻率、更好的抗电迁移能力，因此，Cu取代Al成为新一代互连材料。然而，Cu互连线在较低温度下会与半导体Si元器件发生互扩散而生成Cu-Si化合物，导致电阻急剧上升，这会严重影响Cu互连线的稳定性与可靠性。为了提高Cu互连线的热稳定性，本研究选择熔点较高且在Cu中溶解度较低的金属V和Ta作为阻挡层材料；同时，通过在Cu中掺杂电阻率较低的Al元素制备得到Cu-Al合金薄膜，基于以上两种方法，本论文研究了不同阻挡层的阻挡性能以及不同薄膜体系的热稳定性。主要研究内容如下： (...