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面向存储芯片的先进工艺中金属阻挡层与种子层沉积技术从Ta-TaN到Co的演进.docx
资料介绍
面向存储芯片的先进工艺中金属阻挡层与种子层沉积技术从Ta/TaN到Co的演进
——从扩散阻挡到铜种子层的薄膜沉积工艺优化
引言
金属阻挡层和种子层是铜互连制造中的关键薄膜。在铜互连中，阻挡层（Ta/TaN）防止铜扩散到介电层中，种子层（Cu）为电镀提供导电层。在先进工艺节点中，互连线宽缩小至10nm以下，阻挡层和种子层的厚度需缩小至2nm至5nm，对薄膜的均匀性和保形性提出了极高的要求。从传统的Ta/TaN阻挡层到Co阻挡层，阻挡层材料经历了持续的演进。本文系统分析面向存储芯片的先进工艺中金属阻挡层与种子层沉积技术，从Ta/TaN到Co的演进路径。
阻挡层的作用
铜扩散
铜在硅和介电层中的扩散：
1. 铜扩散机理：铜在硅中快速扩散，在硅中形成深能级陷阱，导致器件性能退化。
2. 扩散路径：铜沿晶界和界面扩散，在高温和电场下，扩散速率加快。
3. 扩散危害：铜扩散导致PN结漏电增大、栅氧化层击穿和存储单元数据丢失。
阻挡层要求
阻挡层的性能要求：
1. 阻挡能力：阻挡层需有效阻止铜扩散，在高温（>400°C）和长期使用中保持阻挡能力。
2. 厚度：在先进工艺中，阻挡层厚度需小于3nm，以减少对互连电阻的贡献。
3. 保形性：阻挡层在高深宽比的沟槽和通孔中需均匀覆盖，保形性接近100%。
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