深亚微米集成电路Ｃｕ互连用梯度扩散阻挡层制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种深亚微米集成电路Ｃｕ互连用梯度扩散阻挡层制备工艺，属于半导体集成电路制造技术领域。该工艺采用射频磁控溅射镀膜设备在单晶Ｓｉ基体上沉积一层非晶态ＴａＮ层；之后再沉积ＴａＮ梯度层，并通过逐渐调小反应气体Ｎ２流量以调控梯度层涂层中Ｎ含量，使Ｎ含量在所制备阻挡层中由里到外逐步递减；完成原位沉积ＴａＮ梯度层后，再沉积金属Ｔａ层，即制得深亚微米集成电路Ｃｕ互连用双层梯度扩散阻挡层。其电阻率可低至１１２μΩ.ｃｍ，热稳定温度可达７００℃以上。该制备工艺具有操作简单，便于推广的特点；所得阻挡层材料能改善互连电路的ＲＣ延迟，提高半导体器件的运行速度和稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体集成电路制造工艺
，特别涉及一种深亚微米超大规模 集成电路Cu互连模系用低阻、高稳定性a -Ta/TaN梯度扩散阻挡层的制备工艺。
技术介绍
随着集成电路特征尺寸的持续縮小、集成度不断提高，Cu已逐步取代A1作为新一 代互连金属材料。然而，由于Cu在Si和Si基氧化物介质中，在低温下即可扩散生成深能 级杂质，对器件中的载流子具有很强的陷阱效应，使器件性能退化甚至失效。因此，在Cu和 Si或Si02之间必须要增加金属阻挡层，起到阻止Cu扩散以及改善Cu与基体结合性能的作 用。在2007年版的《半导体路线体技术发展路线图》中也把引入超薄、高保形的低阻值金 属阻挡层作为近期即2015年前的挑战之一，如文献。 目前工业界常用的金属扩散阻挡层是Ta/TaN双层薄膜，这种双层薄膜主要是利 用难熔金属Ta和氮化物TaN的高熔点，即Ta : 2996 °C ， TaN : 3087 °C的高熔点，晶格和晶 界扩散激活能较高的优势，如文献，特别是由于Ta层与Cu具有好的粘附性和界面稳定性，以及 TaN与电介质较好的粘附性和高的热稳定性，使得双层薄膜Ta/TaN金属扩散阻挡层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深亚微米集成电路Ｃｕ互连用梯度扩散阻挡层制备工艺，其特征在于包括以下工艺步骤：（１）沉积前对基体的处理将单晶Ｓｉ基体分别放在浓度为９９．７％的丙酮和无水乙醇中进行超声清洗１０－２０ｍｉｎ，烘干后，放入射频反应磁控溅射镀膜设备真空室，待其真空室本底真空度达到２．０×１０↑［－４］Ｐａ后，再进行１０－２０ｍｉｎ反溅清洗，去除Ｓｉ表面氧化物，所述镀膜设备的反溅功率为５０－１５０Ｗ，溅射气氛为Ａｒ，工作真空度为１．０－５．０Ｐａ；（２）沉积非晶态ＴａＮ层在所述单晶Ｓｉ基体上沉积一层非晶态ＴａＮ层，所用靶材为一个金属Ｔａ，其真空室本底真空度为２．０×１０↑［－４］Ｐａ，工作气氛为Ａｒ和Ｎ↓［２］混合...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春海，汪渊，刘波，杨吉军，陈顺礼，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]