[發(fā)明專利]一種可控自形成MnSixOy/Cu3Ge雙層擴散阻擋層制備工藝

有效

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• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN103972216A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設計）人: 劉波;張彥坡;廖小東;林黎蔚
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01L23/532
• 分類號: H01L23/532;H01L21/768
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種可控自形成MnSi_xO_y/Cu₃Ge雙層擴散阻擋層，先通過在常溫下利用氣相物理沉積技術獲取Cu（Ge，Mn）合金，隨后對其控溫退火處理自反應合成MnSi_xO_y/Cu₃Ge雙層擴散阻擋層，其特征在于包含以下步驟：

a、清洗襯底材料：

將襯底材料Si(111)基體依次放入丙酮、無水乙醇中分別進行30分鐘超聲波清洗，干燥后放入真空室內，抽真空度至4.5×10^-4 Pa；

b、沉積前對襯底的處理：

保持真空室真空為4.5×10^-4 Pa條件下，采用偏壓反濺射清洗10分鐘、預濺射清洗5分鐘，去除Si襯底和靶材表面雜質；反濺射功率為100-200 W；預濺射功率為100-200 W；反濺射偏壓和預濺射偏壓分別為-500 V、-150 V；反濺射和預濺射氣體均為Ar；工作真空度為1.0-3.0 Pa；

c、沉積Cu（Ge，Mn）合金層：

采用氣相物理共濺射技術，在步驟b得到的Si(111)基體上使用磁控Cu靶、磁控Ge靶和直流Mn靶共濺射沉積Cu（Ge，Mn）合金層，沉積時間30-40秒；磁控Cu靶濺射功率為120-150 W；磁控Ge靶的濺射功率為100-120 W；直流Mn靶濺射功率為80-100 W；偏壓為-100到-300 V之間；工作氣氛Ar，Ar流量為180 標準立方厘米/分鐘（sccm）；工作真空度為0.40-0.50 Pa；沉積完成后關閉磁控Cu靶、磁控Ge靶和直流Mn靶，關閉氣體Ar，恢復反應室真空為4.5×10^-4 Pa，冷卻后出爐樣品即為Cu（Ge，Mn）合金層；

d、控溫退火反應自形成MnSi_xO_y/Cu₃Ge雙層阻擋層：

采用真空退火爐退火處理，本底真空為4.5×10^-3 Pa，隨后退火爐通入Ar氣，Ar流量為200 標準立方厘米/分鐘（sccm），設置在300 ℃和400 ℃段各保溫10分鐘，升溫速率為5 ℃/秒；退火處理后隨爐冷卻，即能獲得自形成MnSi_xO_y/Cu₃Ge雙層擴散阻擋層。

2.根據(jù)權利要求1所述自形成阻擋層用Cu（Ge，Mn）合金制備工藝，其特征在于：所述磁控Cu靶、磁控Ge靶和直流Mn靶純度均為99.99%。

3.根據(jù)權利要求1所述自形成阻擋層用Cu（Ge，Zr）合金制備工藝，其特征在于：采用磁控Cu靶、磁控Ge靶和直流Mn靶共濺射沉積的工藝，磁控Cu靶、磁控Ge靶與真空腔中心軸線方向呈45?夾角，直流Mn靶與真空腔中心軸線方向一致。

4.根據(jù)權利要求1所述自形成阻擋層Cu（Ge，Mn）合金制備工藝，其特征在于：沉積過程中通過調節(jié)各磁控靶及直流靶的功率來控制Cu（Ge，Mn）合金中各組元的成分，磁控Cu靶濺射功率為150 W，磁控Ge靶濺射功率為120 W，直流Mn靶濺射功率為80 W。

5.根據(jù)權利要求1所述對Cu (Ge，Mn）合金控溫退火反應，自形成MnSi_xO_y/Cu₃Ge雙層阻擋層工藝，其特征在于：步驟d中真空退火爐本底真空為4.5×10^-3 Pa，隨后退火爐通入Ar氣， Ar流量為200 標準立方厘米/分鐘（sccm）， 設置在300 ℃和400 ℃段各保溫10分鐘，升溫速率為5 ℃/秒；退火處理后隨爐自然冷卻，即能獲得自形成MnSi_xO_y/Cu₃Ge雙層擴散阻擋層。