用于无障碍铜金属化的Cu / Cu(Ru)/ Si接触系统的界面稳定性
根据提供的文件内容,以下是对文章“用于无障碍铜金属化的Cu / Cu(Ru)/ Si接触系统的界面稳定性”的知识点梳理: 标题与描述的知识点: 文章标题和描述表明,本文的研究重点是Cu / Cu(Ru)/ Si接触系统在无需阻挡层铜互连(barrier-free copper metallization)中的界面稳定性。所谓“无障碍铜金属化”,指的是在微电子制造中减少或消除阻挡层(barrier layer)以降低互连的电阻率并提高互连性能的过程。本文通过实验研究了Cu和Cu(Ru)膜层在硅基底上的沉积、退火处理后的界面稳定性,及其对电阻率的影响,使用的技术包括磁控溅射(magnetron sputtering)、四点探针测量(four-point probe measurement)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和俄歇电子能谱(AES)。 内容部分的知识点: 1. 背景介绍: 随着器件尺寸的减小,互连的性能和可靠性越来越依赖于阻挡结构。阻挡层虽然能够防止铜原子扩散到硅基底中,但同时也增加了互连线的有效电阻率,牺牲了器件性能。因此,研究者们致力于将阻挡层的厚度降至最小,例如,在某些技术节点中理想的阻挡层厚度应分别为3.3纳米和2.4纳米。 2. 实验方法: 文章介绍了实验使用磁控溅射技术在硅基底上沉积了Cu/Cu(Ru)和Cu(Ru)薄膜,并对样品进行了退火处理。为了分析退火前后样品的性质,使用了四点探针测量来获取电阻率数据、X射线衍射来分析晶体结构、透射电子显微镜观察微结构变化,以及俄歇电子能谱进行成分分析。 3. 研究发现: - 退火后,两种系统的电阻率都降低了,但Cu(Ru)系统的电阻率降低更为显著。 - 退火后的Cu(Ru)薄膜电阻率依然高于退火后的Cu/Cu(Ru)薄膜。 - X射线衍射数据表明Cu/Cu(Ru)薄膜具有更高的热稳定性,Cu硅化物在500°C以下无法观察到。 - TEM结果显示,退火后Cu(Ru)薄膜的晶粒尺寸小于Cu/Cu(Ru)薄膜。 - 结合AES、XRD、TEM分析及面电阻测量结果,Cu/Cu(Ru)种子层在提高界面稳定性和降低电阻率方面具有潜在优势。 4. 研究意义: 这项研究对于理解在缩小器件尺寸背景下,如何实现有效且稳定的铜互连提供了重要参考。研究结果表明,使用Cu/Cu(Ru)作为种子层,可以在不影响界面稳定性的同时,降低铜互连的电阻率,这对未来的互连技术发展具有重要影响。 关键词包括合金、界面、退火、溅射,它们反映了文章研究的重点技术领域。总体来看,该论文通过实验验证了Cu/Cu(Ru)种子层在铜互连中的应用潜力,为先进互连技术的发展提供了理论与实验基础。
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