组装时间对APTMS自组装单分子扩散阻挡层性能的影响

作     者：任义 丁明惠 马旭梁 王喆 金晓峰 Ren Yi;Ding Minghui;Ma Xuliang;Wang Zhe;Jin Xiaofeng

作者机构：哈尔滨理工大学材料学院哈尔滨150040 哈尔滨工程大学材化学院哈尔滨150001 

出 版 物：《化工新型材料》 (New Chemical Materials)

年 卷 期：2021年第49卷第4期

页      面：194-198页

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(51975137)。 

主　　题：扩散阻挡层 自组装单分子层 漏电流 力学性能 

摘      要：采用分子自组装技术,以Si为基底,在3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)的浓度为3mmol/L,组装温度为70℃的条件下,通过调控反应时间制备APTMS自组装单分子层扩散阻挡层。通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)、四点弯曲测试及半导体分析仪对扩散阻挡层进行表征,并探究组装时间对自组装分子层形貌、结构和性能的影响。结果表明,APTMS以Si—O—Si键、C—C键、C—Si和C—N键为主,在组装时间为1h时,APTMS的成膜效果最佳,其表面粗糙度为0.160nm。APTMS自组装分子层的引入,使Cu/APTMS/SiO_(2)/Si的漏电流从10-2A/cm^(2)减小至10-5A/cm^(2),结合能增大至6.58±0.21J/m^(2)。APTMS自组装分子层有效地抑制了Cu向Si基底的扩散,有较好的阻挡效果,提高了器件的可靠性。