梯度α-Ta(N)/TaN扩散阻挡层的微结构与热稳性定  

Thermal stability and microstructure of graded α-Ta(N)/TaN bi-layer diffusion barrier

作　　者：刘春海[1,2] 尹旭[2] 安竹[2] 宋忠孝[3] 汪渊[2] 

机构地区：[1]四川理工学院材料与化学工程学院材料腐蚀与防护四川省重点实验室,自贡643000 [2]四川大学原子核科学技术研究所教育部辐射物理及技术重点实验室,成都610064 [3]西安交通大学材料学院金属材料强度国家重点实验室,西安710049

出　　处：《四川大学学报（自然科学版）》2012年第1期163-167,共5页Journal of Sichuan University(Natural Science Edition)

基　　金：国家自然科学基金(50771069;50871083);四川省科技支撑计划基金(2008FZ0002);教育部新世纪人才基金(NCET-08-0380);金属材料强度国家重点实验室开放基金(201011006);材料腐蚀与防护四川省重点实验室开放基金项目(2011CL1S);四川理工学院人才引进基金项目(2011RC05)

摘　　要：本文提出了一种梯度氮化法制备出低阻、高稳定性的α-Ta(N)/TaN双层Cu扩散阻挡层,该方法有效地避免了异质元素的引入和高N含量导致的高电阻率.用四点探针(FPP)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行薄膜电性能和微结构的表征.分析结果表明,梯度氮化工艺能调控金属Ta膜的相结构,从而获得低阻α-Ta(N)/TaN双层Cu扩散阻挡层结构.高温老化退火的实验结果进一步证明此结构具有高的热稳定性,失效温度高达800℃.α-Ta（N）/TaN bi-layers diffusion barriers with lower resistance were prepared by a magnetron sputtering method with controlling Nz flow rate forming a transition layer on TaN layer. Four-point probe （FPP）, X-ray diffraction （XRD） and scanning electron microscopy （SEM） were used for characterization of the diffusion barriers microstructure before and after annealing The results show that the as-deposited graded α-Ta（N）/TaN bi-layer films have lower resistivity and good crystallinity, and the graded α-Ta（N）/TaN bi-layer diffusion barrier has an excellent thermally stability. Its failure temperα- ture can be up to 800 ℃.

关 键 词：扩散阻挡层 电阻率 热稳定性 微结构 

分 类 号：TN305.92[电子电信—物理电子学]