纳米Ta基阻挡层薄膜及其扩散体系电阻特性研究ViewTableof.PDF

纳纳米米Ta基基阻阻挡挡层层薄薄膜膜及及其其扩扩散散体体系系电电阻阻特特性性研研究究 陈海波, 周继承 and 李幼真 Citation: 中国科 E辑: 技术科 38, 421 (2008); doi: 10.1360/ze2008-38-3-421 View online: http://en /doi/10.1360/ze2008-38-3-421 View Table of Contents: http://en /publisher/scp/journal/Sci Sin Tech E/38/3 Published by the 《中国科 》杂志社 Articles you may be interested in W-Ti纳米晶薄膜扩散阻挡层的热稳定性研究 SCIENTIA SINICA Technolo ica 40, 298 (2010); 基于铁磁金属薄膜纳米点连接的磁电阻现象 Chinese Science Bulletin 56, 2941 (2011); 利用超薄空穴阻挡层获得稳定白光器件 Chinese Science Bulletin 51, 2094 (2006); 金属基底层上NiO(111)外延薄膜的变温电阻开关特性与隧穿机制 SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica Astronomica 自加热效应下AlGaInN电子阻挡层对LED性能的影响 Chinese Science Bulletin 59, 1564 (2014); 中国科学 E 辑 : 技术科学 2008 年 第 38 卷 第 3 期 : 421 ~ 427 SCIENCE IN CHINA PRESS 纳米Ta 基阻挡层薄膜及其扩散体系 电阻特性研究 * 陈海波, 周继承 , 李幼真 中南大学物理科学与技术学院, 长沙 410083 *联系人, E-mail: jicheng@ 收稿日期: 2007-05-11; 接受日期: 2007-06-13 国家自然科学基金资助项目(批准号: 摘要 采用直流磁控溅射方法在p 型(100)Si 衬底上制备了3 类Ta 基 关键词 纳米阻挡层薄膜及其对应的 Cu/barrier/Si 复合膜, 并对薄膜样品进行了 直流磁控溅射 卤钨灯快速热退火(RTA). 用四探针电阻测试仪(FPP), AFM, SEM-EDS, Ta 基纳米薄膜 Alpha-step IQ 台阶仪和XRD 等分析测试方法对样品快速热退火前后的 Cu 扩散阻挡层 电阻特性 电阻特性和形貌结构进行了分析表征. 实验结果表明, 热处理过程中, 凝聚、氧化和稳态效应同时出现, 方块电阻的增大和下降趋势并存; 而 高温退火后Cu 和Si 发生互扩散形成的高阻相Cu3Si 与更粗糙的表面形 貌引起更强烈的电子散射导致了复合膜系方块电阻的急剧增加. 寻找合适的抑制Cu, Si互扩散的阻挡层材料多年来已成为Cu互连工艺研究中的热点课 题 [1]. Ta基薄膜(包括Ta金属及其氮化物等) 由于其良好的热稳定性和电性能一直是阻挡层材料的 研究热点. 退火工艺对半导体器件制备而言是一道必不可少的工序, 而随着器件特征尺寸的 不断缩小, Si片直径的不断扩大, 传统的热处理方法、设备已不能完全满足工艺发展的要求, 这 就导致快速热处理技术的兴起和发展 [2,3]. 国内外对扩散阻挡层的研究基本集中在其退火后阻 挡特性和失效机制等方面, 如研究制备方法(溅射, CVD), 阻挡层的微结构和厚度以及样品退 火所处的气氛对阻挡特性的影响等 [4~6], 在其他方面尚无