学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

铜互连中PVD Ta/TaN阻挡层的性能改进与缺陷控制研究

作　者: 顾炜
导　师: 汪辉
学　校: 上海交通大学
专　业: 软件工程
关键词: 铜互连阻挡层物理气相淀积自退火缺陷密度
分类号: TN405
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 234次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着集成电路的发展,与低介电系数介质相结合的铜互连技术逐步代替铝互连。然而铜有易氧化、易扩散的缺点,很容易扩散入介质影响晶体管效能。这就要求有一种材料能把铜保护起来,和介质分隔开,同时这种材料还要具有良好的粘附性能。与常用阻挡层氮化钛相比,氮化钽作为铜的阻挡层其阻挡性更加可靠。本文以铜互连技术的阻挡层为题展开研究,探讨了铜互连的关键流程阻挡层的物理气相沉积,通过一系列工艺实验,以及电性和良率测试分析,提出了能够改善氮化钽阻挡层淀积,从而降低产品缺陷密度和提高产品良率的理想工艺参数。通过对实验结果分析和比较,发现在预除气工艺条件达到350oc并持续3分钟以上时,能最有效的去除水气和前道刻蚀工序的残留物。氩气溅射预清除工艺对铜有损害并会造成铜漂移至侧壁阻挡层下,因此时间不宜太长;相比氩气溅射,反应溅射对通孔的不良影响较小,不会造成通孔上宽下窄的情况,但如果之前hard Mask没通过刻蚀工艺被打开,可能有很严重的缺陷;有冷却步骤的反应溅射预清除工艺对化学气相淀积低K介电材料的兼容性很好,但非化学气相淀积沉积的低K介电材料会在反应溅射预清除工艺过程中造成损害。在阻挡层沉积的工艺过程中,SIP (Self-ionized Plasma)工艺的阻挡层沉积腔拥有比IMP工艺的阻挡层

全文目录

中文摘要  2-4
英文摘要  4-11
第一章绪论  11-13
  1.1 研究目的与意义  11-12
  1.2 内容简介  12-13
第二章半导体铜互连工艺的相关知识  13-20
  2.1 布线技术的革命:基于铜的金属化  13-15
    2.1.1 铜布线工艺概述  13
    2.1.2 电镀工艺的说明  13-14
    2.1.3 总结  14-15
  2.2 低K 材料异军突起，渐成主流  15-17
    2.2.1 集成与多孔性  15-16
    2.2.2 多孔性与密度  16
    2.2.3 低k 材料的度量  16-17
  2.3 先进工艺技术的互连集成所面对的挑战  17-20
    2.3.1 线电阻  17
    2.3.2 维持低k 完整性  17-18
    2.3.3 CMP 兼容性  18
    2.3.4 铜缺陷  18
    2.3.5 小结  18-20
第三章淀积阻挡层前预除气（Degas）实验  20-27
  3.1 预除气（Degas）原理  21-22
  3.2 时间长度对 Degas 效果的影响  22-24
  3.3 预除气（Degas）实验数据  24-26
  3.4 预除气实验小结  26-27
第四章预清除（Pre-clean）实验  27-34
  4.1 预清除（Pre-clean）原理  27-28
  4.2 氩气溅射和反应溅射综合比较  28-33
    4.2.1 氩气溅射的最大优劣  29
    4.2.2 氩气溅射的时间长短  29-30
    4.2.3 氩气溅射与反应溅射的比较  30-32
    4.2.4 反应溅射中低k 介电材料的损害  32-33
  4.3 预清除实验小结  33-34
第五章阻挡层沉积过程实验  34-43
  5.1 物理气相沉积腔原理  34-35
  5.2 阻挡层沉积原理  35-37
    5.2.1 沉积均匀性  36
    5.2.2 通孔内沉积  36
    5.2.3 大马士革结构沉积  36-37
  5.3 关键的阻挡层沉积过程  37-38
  5.4 阻挡层沉积过程实验数据  38-42
  5.5 阻挡层沉积小结  42-43
第六章铜种子层研究  43-49
  6.1 铜种子层沉积原理  43-44
  6.2 种子层沉积过程  44-45
  6.3 种子层沉积过程实验数据  45-49
第七章结论  49-51
参考文献  51-53
攻读学位期间发表的成果  53

铜互连中PVD Ta/TaN阻挡层的性能改进与缺陷控制研究

内容摘要

全文目录

相似论文