铜互连扩散阻挡层工艺优化

作     者：傅晓娟 赵毅强 刘峻 宋凯悦 FU Xiaojuan;ZHAO Yiqiang;LIU Jun;SONG Kaiyue

作者机构：天津大学微电子学院天津市成像与感知微电子技术重点实验室天津300072 长江存储科技有限责任公司武汉430205 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2020年第46卷第8期

页      面：1514-1520页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主　　题：互连体系 铜扩散 扩散阻挡层 钽 氮化硅 

摘      要：针对金属线间击穿电压小、可靠性差的问题,对铜扩散阻挡层(包括钽阻挡层厚度和氮化硅阻挡层薄膜质量)进行研究优化。使用自对准双重图形(SADP)方法能够使金属互连线的特征尺寸缩小,使得互连线扩散阻挡层的厚度期望降低。通过制备不同厚度的钽阻挡层对金属互连体系电阻和击穿电压做详细对比分析,发现硬质的钽金属对化学机械研磨(CMP)产生影响,导致互连体系电阻和击穿电压随着钽阻挡层厚度减小而增加,过薄的阻挡层会导致阻挡性能降低、整体晶圆均一性变差;铜线界面上存在的氧元素极大地降低了氮化硅的黏附性,影响阻挡层性能。在氨气预处理阶段通入不同流量的氨气,在预沉积阶段改变预沉积时间,增加过渡阶段,通过实验分析氮化硅的黏附性,结果证明:氨气流量的增加、预沉积时间的减少、过渡阶段的增加能提高氮化硅的黏附性,改善了薄膜阻挡能力。