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Al添加对Cu/Si薄膜界面扩散行为的影响

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集成电路中Cu互连线在低温下可通过扩散形成Cu-Si化合物,而影响零件可靠性,在Cu中掺杂合适的元素来阻止Cu-Si化合物形成和界面扩散成为Cu互连技术需要解决的关键问题.为了研究Al的添加对Cu/Si薄膜界面扩散行为的影响,本研究采用磁控溅射方法在Si基底上沉积Cu-0.9 at.％Al、Cu-1.8 at.％ Al和Cu-2.7 at.％ Al三种不同成分的Cu-Al合金薄膜,然后在真空气氛下对样品进行不同温度(400～600℃)热处理,通过XRD、SEM和电阻测试仪分析Al的添加对Cu薄膜热稳定性及电阻率的影响.Cu-1.8 at.％ Al薄膜在400℃/4h和500℃/1h热处理后,只有Cu的衍射峰,但是在600℃/1h和400℃/11h热处理后,薄膜中析出Cu3Si化合物相.电阻率随热处理温度变化结果如图2所示,Cu-1.8 at.％ Al薄膜在500℃及以下温度热处理1h时,电阻率逐渐减小,但在600℃热处理时,由于Cu3Si化合物相析出,薄膜电阻率快速上升.薄膜横截面SEM形貌也证实了Cu-Al合金薄膜保持完整,在界面处没有Cu-Si化合物生成,对比得出Cu-1.8 at.％ Al薄膜具有最好的热稳定性.研究表明添加适量的Al,能够有效抑制Cu/Si薄膜界面扩散行为且保持较低的电阻率.

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来源
《第十七届全国相图学术会议暨相图与材料设计国际研讨会》|2015年|313|共1页
会议地点桂林
作者
王翠萍; 戴拖; 卢勇; 阮晶晶; 郭毅慧; 刘兴军;
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作者单位

中国物理学会;

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会议组织
正文语种
原文格式 PDF
中图分类互连及多层布线技术;
关键词
集成电路; 互连技术; 铜-硅薄膜; 铝添加; 界面扩散;

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