具有高导电性和高热稳定性的Cu-Ni-Sn合金薄膜及其制备工艺制造技术

一种具有高导电性和高热稳定性的Cu-Ni-Sn三元合金薄膜及其制备工艺，属于新材料领域。在基于稳定固溶体的团簇模型指导下，确定Cu膜合金化元素的选择以及添加量，综合考虑了混合焓、团簇结构以及原子半径尺寸等因素，形成具有较高的热稳性和较低的化学反应活性的固溶体合金薄膜。Sn主要以（Ni12Sn）团簇均匀分布在Cu晶格中，降低了Cu与Si反应的化学反应活性；大原子半径元素Sn的引入能够有效的阻挡Cu与周围介质之间的互扩散；共掺杂一定比例的NiSn，其总掺杂量相对来说更少，从而较大程度的削减了大原子本身造成的电子散射效应，有利于稳定Cu膜同时更好地保留Cu的本征优良电学性能。可以期待该类合金同时具有扩散阻挡作用和高温稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有高导电性和高热稳定性的Cu-Ni-Sn三元合金薄膜及其制备工艺，Cu-Ni-Sn三元合金薄膜以Ni为其主要合金化元素，同时按比例添加第三组元Sn，属于新材料领域。
技术介绍
自上个世纪60年代以来，随着大规模集成电路和超大规模集成电路的发展，Cu因其更低的电阻率，较高的导热系数和较强的抗电迁移能力而逐渐取代Al互连线材料，广泛应用于各种超大规模集成电路中。然而，Cu的扩散以及其与周围介质之间的反应问题一直阻碍其最大限度的发挥优良性能，比如，铜原子在硅中的扩散速度很快，属于填隙性杂质。一旦形成铜硅之间的互扩散就会使得电子元件的失效和损坏。Cu在较低的温度(约200°C )下就可与硅或氧化硅等发生反应，导致电子器件损坏。为了解决上述问题需要在Cu导线的周围加入扩散阻挡层。随着超大规模集成电路中器件和互连线的尺寸不断减小，如何制备厚度薄且具有良好的阻挡性能及电学性能的扩散阻挡层变得越来越具有挑战性。因此提出了电镀Cu导线前的Cu种籽层合金化的方法，此方法的特点在于无须专门制备扩散阻挡层，选择一定的合金化元素在溅射铜种籽层时直接加入，加入的元素量要很少，使其起到扩散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高导电性和高热稳定性的Cu？Ni？Sn三元合金薄膜，其特征在于：向Cu膜中添加一定原子百分比的Ni和Sn，Ni作为固溶元素，Sn作为扩散阻挡元素；Sn与Cu呈正混合焓7kJ/mol，与Ni呈负混合焓？4kJ/mol；Sn/Ni的添加比例保持原子百分比比例范围为0.02~0.80%；NiSn添加总量的原子百分比为0.20~1.50%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓娜，刘立筠，董闯，朱瑾，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：