非晶Ni-Al-N 薄膜用作Cu互连阻挡层的研究

ayumi193

【文章名称】：非晶Ni-Al-N 薄膜用作Cu互连阻挡层的研究
【发表期刊】：《真空科学与技术学报》  2011年1期
【作者】：河北大学物理科学与技术学院  陈剑辉，刘保亭，李晓红，等
【摘要】：以一种新的三元非晶化合物薄膜作为Cu 互连的阻挡层, 采用射频磁控溅射法构架了Cu( 120 nm) / Ni-Al-N( 10
nm) / Si 的异质结。利用四探针测试仪、X 射线衍射仪和原子力显微镜研究了不同温度下高真空退火样品的输运性质、微观结
构与表面形貌。实验发现非晶Ni-Al-N 薄膜经过650℃的高温处理仍能保持非晶态, 各膜层之间没有明显的反应和互扩散存
在, 表明非晶Ni-Al-N 具有良好的阻挡效果, 可以用作Cu互连的阻挡层材料。另外, 相对于Ni-Al 扩散阻挡层材料, N 的掺入填
充了阻挡层的缺陷, 降低了Cu 膜粗糙度, 使薄膜表面更加平整致密, 起到了细化晶粒的作用。对Ni-Al-N 阻挡层的失效机制
的研究表明Ni-Al-N 阻挡层的失效机制有别于传统的Cu-Si 互扩散机制, Cu 膜内应力导致其颗粒内聚形成大团簇, 与阻挡层
剥离会导致Cu/Ni-Al-N/Si 结构失效。
【关键词】：Cu互连； Ni-Al-N ；扩散阻挡层；失效机制