在铜互连系统中,阻挡层一方面起阻挡铜向硅中的扩散作用,另一方面与硅、铜都有PM8921良好的附着特性而作为黏附层,解决了铜与硅、二氧化硅附着性差的问题。氮化钛、氮化钽、金属钛、钽这类金属、金属化合物阻挡层本身具有较好的导电性,金属钛、钽还可以与接触孔硅形成低阻的欧姆接触。

    氮化钛、氮化钽(TaN)这类氮化物通常采用反应磁控溅射方法制备。以TaN为例,典型的工艺条件:采用%靶,、为活性反应气体,~Kr为工作气体,溅射室的基压在3×10Ⅱ%,札/N9气体流量比为19:1,衬底温度⑽0℃,淀积速率约0,18uWn.n。TaN、△N等氮化物薄膜的溅射方法都基本相同。TaN淀积速率受电源功率、衬底温度及A〃N2气体流量比影响。而A〃N2气体流量比的变化还直接影响淀积薄膜的组成及电阻率。如图⒏34所示是N2分压对Ta的溅射物电阻率的影响,改变活性气体氮的分压,薄膜由Ta→Ta2N→TaN,电阻率增加至240uΩ・cm后基本稳定。

   在铜互连系统技术中,铜互连布线薄膜是采用两种不同工艺形成的,通常先采用P`0工艺制备Cu种子层,再通过化学镀(或电镀)方法加厚Cu,形成铜互连布线膜,图⒏35所示是铜互连技术中的阻挡层和铜种子层。之所以采用两步工艺淀积是因为在厚的介质薄膜之上的接触孔窗口是高深宽比的小孔,采用PX/^D工艺或者是C`⑩工艺都无法在接触孔中淀积无空洞全填充的铜。而这种两步工艺能实现铜的小孔无空洞的全填充。

   采用PVD工艺淀积的铜种子层的台阶覆盖特性非常重要,必须为保形覆盖,所以多采用磁控溅射工艺方法。溅射用铜靶纯度要求很高,杂质含量应低于1×106。.300mm铜靶形状如图⒏36所示。溅射工艺与磁控溅射铝相似。

   当前,铜溅射方法还是PˇD薄膜淀积领域的研究热点。有研究报道采用射频等离子体增强非平衡磁控溅射方法来淀积铜薄膜。该方法是将非平衡磁控溅射与射频电感耦合等离子体(ICP)增强电离技术结合起来,形成一种高效、高电离度的淀积技术。应用这种技术可使所溅射铜原子的电离度达到95%,定向控制铜离子流,使其有效填充接触孔,从而实现通过溅射直接形成铜互连层的淀积。