一种可控自形成MnSixOy/Cu3Ge双层扩散阻挡层制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种在超深亚微米集成电路铜互连技术中应用的可控自形成MnSixOy/Cu3Ge双层阻挡层制备工艺。本工艺采用气相物理共溅射技术，包括镀前处理、偏压反溅清洗、沉积Cu（Ge，Mn）合金层和控温退火等步骤。本发明专利技术利用Cu（Ge，Mn）合金层中各元素在高温退火过程中能自发选择性在Si/Cu（Ge，Mn）/Cu界面反应自形成MnSixOy/Cu3Ge双层阻挡层，其在高温（>650℃）条件下仍能有效阻挡Cu与Si基体的相互扩散。采用Cu（Ge，Mn）合金可控自形成MnSixOy/Cu3Ge双层阻挡层能有效降低互连膜系电阻率，降低互连电路的阻容耦合（RC）延迟效应，提高半导体器件的运行速度和稳定性。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种可控自形成MnSixOy/Cu3Ge双层扩散阻挡层，先通过在常温下利用气相物理沉积技术获取Cu（Ge，Mn）合金，随后对其控温退火处理自反应合成MnSixOy/Cu3Ge双层扩散阻挡层，其特征在于包含以下步骤：a、清洗衬底材料：将衬底材料Si(111)基体依次放入丙酮、无水乙醇中分别进行30分钟超声波清洗，干燥后放入真空室内，抽真空度至4.5×10‑4 Pa；b、沉积前对衬底的处理：保持真空室真空为4.5×10‑4 Pa条件下，采用偏压反溅射清洗10分钟、预溅射清洗5分钟，去除Si衬底和靶材表面杂质；反溅射功率为100‑200 W；预溅射功率为100‑200 W；反溅射偏压和预溅射偏压分别为‑500 V、‑150 V；反溅射和预溅射气体均为Ar；工作真空度为1.0‑3.0 Pa；c、沉积Cu（Ge，Mn）合金层：采用气相物理共溅射技术，在步骤b得到的Si(111)基体上使用磁控Cu靶、磁控Ge靶和直流Mn靶共溅射沉积Cu（Ge，Mn）合金层，沉积时间30‑40秒；磁控Cu靶溅射功率为120‑150 W；磁控Ge靶的溅射功率为100‑120 W；直流Mn靶溅射功率为80‑100 W；偏压为‑100到‑300 V之间；工作气氛Ar，Ar流量为180 标准立方厘米/分钟（sccm）；工作真空度为0.40‑0.50 Pa；沉积完成后关闭磁控Cu靶、磁控Ge靶和直流Mn靶，关闭气体Ar，恢复反应室真空为4.5×10‑4 Pa，冷却后出炉样品即为Cu（Ge，Mn）合金层；d、控温退火反应自形成MnSixOy/Cu3Ge双层阻挡层： 采用真空退火炉退火处理，本底真空为4.5×10‑3 Pa，随后退火炉通入Ar气，Ar流量为200 标准立方厘米/分钟（sccm），设置在300 ℃和400 ℃段各保温10分钟，升温速率为5 ℃/秒；退火处理后随炉冷却，即能获得自形成MnSixOy/Cu3Ge双层扩散阻挡层。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，张彦坡，廖小东，林黎蔚，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51