在銅互連系統(tǒng)中,阻擋層一方面起阻擋銅向硅中的擴(kuò)散作用,另一方面與硅、銅都有PM8921良好的附著特性而作為黏附層,解決了銅與硅、二氧化硅附著性差的問(wèn)題。氮化鈦、氮化鉭、金屬鈦、鉭這類金屬、金屬化合物阻擋層本身具有較好的導(dǎo)電性,金屬鈦、鉭還可以與接觸孔硅形成低阻的歐姆接觸。

    氮化鈦、氮化鉭(TaN)這類氮化物通常采用反應(yīng)磁控濺射方法制備。以TaN為例,典型的工藝條件:采用%靶,、為活性反應(yīng)氣體,~Kr為工作氣體,濺射室的基壓在3×10Ⅱ%,札/N9氣體流量比為19:1,襯底溫度⑽0℃,淀積速率約0,18uWn.n。TaN、△N等氮化物薄膜的濺射方法都基本相同。TaN淀積速率受電源功率、襯底溫度及A〃N2氣體流量比影響。而A〃N2氣體流量比的變化還直接影響淀積薄膜的組成及電阻率。如圖⒏34所示是N2分壓對(duì)Ta的濺射物電阻率的影響,改變活性氣體氮的分壓,薄膜由Ta→Ta2N→TaN,電阻率增加至240uΩ・cm后基本穩(wěn)定。

   在銅互連系統(tǒng)技術(shù)中,銅互連布線薄膜是采用兩種不同工藝形成的,通常先采用P`0工藝制備Cu種子層,再通過(guò)化學(xué)鍍(或電鍍)方法加厚Cu,形成銅互連布線膜,圖⒏35所示是銅互連技術(shù)中的阻擋層和銅種子層。之所以采用兩步工藝淀積是因?yàn)樵诤竦慕橘|(zhì)薄膜之上的接觸孔窗口是高深寬比的小孔,采用/^D工藝或者是C`⑩工藝都無(wú)法在接觸孔中淀積無(wú)空洞全填充的銅。而這種兩步工藝能實(shí)現(xiàn)銅的小孔無(wú)空洞的全填充。

   采用PVD工藝淀積的銅種子層的臺(tái)階覆蓋特性非常重要,必須為保形覆蓋,所以多采用磁控濺射工藝方法。濺射用銅靶純度要求很高,雜質(zhì)含量應(yīng)低于1×106。.300mm銅靶形狀如圖⒏36所示。濺射工藝與磁控濺射鋁相似。

   當(dāng)前,銅濺射方法還是PˇD薄膜淀積領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。有研究報(bào)道采用射頻等離子體增強(qiáng)非平衡磁控濺射方法來(lái)淀積銅薄膜。該方法是將非平衡磁控濺射與射頻電感耦合等離子體(ICP)增強(qiáng)電離技術(shù)結(jié)合起來(lái),形成一種高效、高電離度的淀積技術(shù)。應(yīng)用這種技術(shù)可使所濺射銅原子的電離度達(dá)到95%,定向控制銅離子流,使其有效填充接觸孔,從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)濺射直接形成銅互連層的淀積。