高熵合金扩散阻挡层的热稳定性文献综述-文献综述网

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文献综述

文献综述1.研究背景集成电路中,以互连材料作为引线,使芯片内各个独立的元器件连接成为具有一定功能的电路模块,即为互连技术[1]。

一直以来，在半导体技术领域都是用Al作为互连材料[2,3]。

但近年来由于大规模集成电路的发展，Al基互联材料已经不能满足需要，Cu由于其良好的导电性、高的导热系数、较高的抗电迁移能力而受到关注[1]。

尽管Cu比Al有着很多优势，但Cu基互连体也存在这一些问题[4~6]：Cu在200℃以下极易与Si、SiO2发生反应形成铜硅化合物等深能级杂质; Cu与SiO2的粘附性较差。

为此,需要在Cu与Si(SiO2)之间插入一层扩散阻挡层，此层薄膜用来防止铜扩散到层间介质中，避免由此导致的漏电流增大以及进一步的器件失效[7]，同时增强Cu与衬底的粘附性。

作为扩散阻挡层应具有良好的粘附性、热稳定性、导电性以及较低的接触电阻、热应力和机械应力[8]。

传统的扩散阻挡层多为Ta、TaN或者Ta/TaN双层结构[9],Ta作为扩散阻挡层有以下优点：为过渡金属，熔点非常高；钽与铜的热力学稳定性好，不会在高温发生互溶；钽与基底硅生成的化合物主要是TaSi2，且形成温度大约为650℃[10]。

但随着集成电路的迅速发展，互连尺寸随之减小，传统的Ta/TaN阻挡层遇到了一些技术难题。

在较大深宽比的沟槽中，Ta阻挡层覆盖性降低，导致镀铜层未能完全填充沟槽，出现孔洞，进而引起导线电阻大，甚至断路。

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