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文檔簡介
1、在高純N2/Ar氣氛中,利用反應(yīng)直流磁控濺射方法在SiO2/Si基底上沉積了Ta-N、Cu/Ta/Ta-N及Cu/Ti/Ta-N薄膜,研究了不同制備工藝對(duì)Ta-N薄膜晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、電學(xué)性能及化學(xué)組分的影響;分析不同處理工藝下Ta/Ta-N雙層薄膜在Cu/Ta/Ta-N/SiO2/Si、Ti/Ta-N雙層薄膜在Cu/Ti/Ta-N/SiO2/Si體系中的擴(kuò)散阻擋性能及其失效機(jī)制。
結(jié)果分析發(fā)現(xiàn),沉積在SiO2/Si基底上T
2、a-N薄膜出現(xiàn)了TaN(111)、(200)及(220)衍射峰,且呈低電阻率TaN(111)面擇優(yōu)取向生長。N2/(N2+Ar)氣體流量比在5%~20%之間,隨氮?dú)饬髁康脑黾?,Ta-N薄膜的晶粒先變小后變大,薄膜內(nèi)部的晶界、孔洞、位錯(cuò)等缺陷先減少后增加,轉(zhuǎn)變的氮分壓為12%;隨氮?dú)饬髁康脑黾?,Ta-N薄膜的方阻增大。
研究結(jié)果表明,沉積在Ta/Ta-N及Ti/Ta-N雙層薄膜上的Cu薄膜呈Cu(111)晶面擇優(yōu)取向生長。當(dāng)退火
3、溫度低于700℃時(shí),Cu/Ta/Ta-N/SiO2/Si及Cu/Ti/Ta-N/SiO2/Si多層薄膜體系表面光滑平整,幾乎沒有可見的缺陷,多層薄膜體系的方阻較?。–u/Ta/Ta-N/SiO2/Si低至0.146Ω□,Cu/Ti/Ta-N/SiO2/Si低至0.154Ω/□)。當(dāng)退火溫度為700℃,Cu/Ta/Ta-N/SiO2/Si多層薄膜體系中出現(xiàn)了Ta2O5和Cu3Si,薄膜表面出現(xiàn)山丘孔洞,方阻增大,Cu開始向基底開始擴(kuò)散,T
4、a/Ta-N雙層阻擋層開始失效;Cu/Ti/Ta-N/SiO2/Si多層薄膜體系中Cu、Ti表面形成的很薄的擴(kuò)散溶解層——Cu4Ti、Cu4Ti3與Cu3Ti2,有力地阻斷了Cu向基底擴(kuò)散通道,從而提高了Ti/Ta-N阻擋層的阻擋性能。當(dāng)退火溫度高到750℃時(shí),Cu/Ti/Ta-N/SiO2/Si多層薄膜體系中出現(xiàn)了Cu3Si,薄膜表面形成不連續(xù)島,方阻劇增,擴(kuò)散溶解層已經(jīng)完全分離,Ti/Ta-N雙層阻擋層開始失效。
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