[發(fā)明專利]一種可控自形成Cu3Ge/TiN雙層擴散阻擋層制備方法

有效

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• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104022075A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設計）人: 劉波;張彥坡;林黎蔚
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: 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Cu₃Ge/TiN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，Ti）合金，隨后對其在N₂氣氛下控溫退火處理自反應合成Cu₃Ge/TiN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，Ti）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Ti靶共濺射沉積Cu（Ge，Ti）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Ti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Ti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，Ti）合金層；

d、控溫N₂氣氛退火反應自形成Cu₃Ge/TiN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，隨后退火爐腔內通入N₂氣，N₂氣流量為260?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Cu₃Ge/TiN雙層擴散阻擋層。

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

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

4.根據權利要求1所述自形成阻擋層Cu（Ge，Ti）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，Ti）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Ti靶濺射功率為80?W。

5.根據權利要求1所述對Cu?(Ge，Ti）合金控溫退火反應，自形成Cu₃Ge/TiN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N₂氣，?N₂流量為260?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Cu₃Ge/TiN雙層擴散阻擋層。