[發明專利]一種用于銅互連的導電阻擋層材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310399157.1
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103441118A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 劉保亭;張磊;齊晨光;李曉紅;代秀紅;郭建新;周陽;趙慶勛;王英龍
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: H01L23/532
• 分類號: H01L23/532;H01L21/768
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 白海靜

1.一種銅互連導電阻擋層材料，其特征是，其異質結構層形式為Cu/Nb-Ni/Si，其中的Nb-Ni層為非晶Nb-Ni導電阻擋層。

2.根據權利要求1所述的銅互連導電阻擋層材料，其特征是，所述非晶Nb-Ni導電阻擋層的厚度為2~8000nm。

3.一種銅互連導電阻擋層材料的制備方法，其特征是，包括以下步驟：

a）清洗硅基片：將硅基片依次用丙酮、無水乙醇中超聲清洗后，再先后置于氫氟酸和去離子水中浸泡5-10分鐘，除掉其表面氧化層和雜質，再依次置于丙酮、無水乙醇中超聲清洗，用高純氮氣吹干后，放到真空室的樣品臺上；

b）將Nb-Ni靶安裝在真空室的靶臺上，將真空室抽真空至（0.01~10）×10^-4Pa，然后通入高純氬氣使真空室內的動態平衡氣壓為0.1~80Pa，調整Nb-Ni靶與硅基片間距為1~15cm，設定濺射功率為0.15~40W/cm²，在室溫下沉積非晶Nb-Ni導電阻擋層，沉積厚度為2~8000nm，構成Nb-Ni/Si異質結構層；

c）將Cu靶安裝在真空室的靶臺上，將真空室抽真空至（0.01~10）×10^-4Pa，然后通入高純氬氣使真空室內的動態平衡氣壓為0.1~80Pa，調整Cu靶與所述Nb-Ni/Si異質結構層間距為1~15cm，設定濺射功率為0.15~50W/cm²，在室溫下原位沉積Cu互連層，沉積厚度為5~8000nm，構成Cu/Nb-Ni/Si異質結構層；然后將所述Cu/Nb-Ni/Si異質結構層應用超高真空(0.01~10)×10^-4Pa退火系統進行退火處理，退火溫度為200~1000℃。

4.一種銅互連導電阻擋層材料的制備方法，其特征是，包括以下步驟：

a）清洗硅基片：將硅基片依次用丙酮、無水乙醇中超聲清洗后，再先后置于氫氟酸和去離子水中浸泡5-10分鐘，除掉其表面氧化層和雜質，再依次置于丙酮、無水乙醇中超聲清洗，用高純氮氣吹干后，放到真空室的樣品臺上；

b）將Nb-Ni靶安裝在真空室的靶臺上，將真空室抽真空至（0.01~10）×10^-4Pa，然后通入高純氬氣使真空室內的動態平衡氣壓為0.1~80Pa，調整Nb-Ni靶與硅基片間距為1~15cm，設定濺射功率為0.15~40W/cm²，在室溫下沉積非晶Nb-Ni導電阻擋層，沉積厚度為2~8000nm，構成Nb-Ni/Si異質結構層；

c）將Cu靶安裝在真空室的靶臺上，將真空室抽真空至(0.01~10)×10^-4Pa，然后通入高純氬氣使真空室內的動態平衡氣壓為0.1~80Pa，調整Cu靶與所述Nb-Ni/Si異質結構層間距為1~15cm，設定濺射功率為0.15~50W/cm²，在200~1000℃條件下原位沉積Cu互連層，沉積厚度為5~8000nm，得到Cu/Nb-Ni/Si異質結構層。

5.根據權利要求3和4所述的銅互連導電阻擋層材料的制備方法，其特征是，a）步所述硅基片為拋光的單晶硅襯底或表面為多晶硅的單晶硅襯底。

6.根據權利要求3或4所述的銅互連導電阻擋層材料的制備方法，其特征是，b）步所述非晶Nb-Ni導電阻擋層和c）步所述Cu互連層為平面結構或大馬士革結構。

7.根據權利要求3或4所述的銅互連導電阻擋層材料的制備方法，其特征是，b）步所述濺射功率為0.15~7W/cm²；c）步所述濺射功率為0.15~10W/cm²。

8.根據權利要求3或4所述的銅互連導電阻擋層材料的制備方法，其特征是，所述非晶Nb-Ni導電阻擋層的厚度為2~145nm；所述Cu互連層的厚度為5~450nm。

9.根據權利要求8所述的銅互連導電阻擋層材料的制備方法，其特征是，所述非晶Nb-Ni導電阻擋層的厚度為2~5nm；所述Cu互連層的厚度為5~150nm。

10.根據權利要求3或4所述的銅互連導電阻擋層材料的制備方法，其特征是，所述Cu互連層的沉積速率為1~500nm/min。