[發明專利]一種無銅籽晶互連用碳化鉬摻雜釕基合金擴散阻擋層制備工藝

有效

• 申請號: 201410201533.6
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN103972162A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 劉波;張彥坡;林黎蔚;廖小東
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/3205
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于半導體集成電路制造工藝技術領域，涉及超深亞微米集成電路后端互連中銅（Cu）與低介電常數（low-k）氧化硅基絕緣介質（SiOC：H）之間一種新型擴散阻擋層的制備工藝。

背景技術

當今，超大規模集成電路后端互連主流工藝已經采用銅（Cu）互連材料和低介電常數（low-k）替代傳統的Al/SiO₂結構來應對急劇增長的阻容（RC）延遲和功率消耗效應。由于Cu 極易被氧化以及在低溫下（<200 ℃）易與氧化硅基氧化物介質（low-k）反應形成深能級雜質，對載流子具有很強的陷阱效應，使器件性能退化甚至失效，見文獻 [B. Liu, Z.X. Song, Y.H. Li, K.W. Xu, Appl. Phys. Lett. 93/17 (2008)]。因此，如何選擇擴散阻擋層材料抑止Cu與氧化硅基介質（low-k）間的互擴散，以及改善其界面特性一直是工業界和學術界的研究熱點問題。

國際半導體發展規劃預言，32 nm、22 nm節點技術要求其阻擋層的厚度分別持續縮減至5 nm和3 nm。開發超薄、高穩定性的低阻值金屬阻擋層作為近期（2015年前）的重點挑戰之一，見文獻[王洪波, 中國集成電路 106 (2008) 14]。目前，過渡族難熔金屬及氮化物，如Ta、TaN、WN、ZrN已經被業界廣泛研究和采用。但已有研究結果也表明：數納米厚的過渡金屬及氮化物在較低溫度（400℃～500℃）下再結晶，見文獻[S. Rawal, D. P. Norton, KeeChan Kim, T. J. Anderson, and L. McElwee-White. Ge/HfNx diffusion barrier for Cu metallization on Si. Applied Physics Letters 89, 231914 (2006)]，晶界成為Cu擴散至Si及Si基介質引發早期失效的快速通道；再者，過渡族難熔金屬氮化物電阻率高，當其厚度按比例持續微縮至數納米將對互連RC延遲效應貢獻巨大，遠不能滿足32 nm及以下互連技術的要求，見文獻[H. Wojcik, C. Krien, U. Merkel, J.W. Bartha, M. Knaut, M. Geidel, B. Adolphi, V. Neumann, C. Wenzel, M. Bendlin, K. Richter, D. Makarov. Microelectronic Engineering 112, 103-109 (2013)]。