梯度α-Ta(N)/TaN双层阻挡层的制备及性能表征  

Preparation and Properties Characterization of Gradient α-Ta(N)/TaN Bi-layer Diffusion Barrier

作　　者：刘春海[1,2] 罗宏[2] 金永中[2] 宋忠孝[3] 陈顺礼[1] 汪渊[1] 安竹[1] 刘明[4] 

机构地区：[1]四川大学教育部辐射物理及技术重点实验室,四川成都610064 [2]四川理工学院材料腐蚀与防护四川省重点实验室,四川自贡643000 [3]西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,陕西西安710049 [4]四川大学分析测试中心,四川成都610064

出　　处：《稀有金属材料与工程》2012年第10期1855-1858,共4页Rare Metal Materials and Engineering

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)

摘　　要：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)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)进行薄膜电性能和结构的表征。分析结果表明,梯度氮化工艺能调控金属Ta膜的相结构和金属Ta中的N原子浓度,从而获得低阻α-Ta(N)/TaN双层Cu扩散阻挡层结构。600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。An ultra-low nitrogen atmosphere strategy of magnetron sputtering deposition with dynamic regulation of sputtering atmosphere was developed to prepare gradient α-Ta（N）/TaN bi-layer films,which have lower resistivity and high thermal stabilization.This deposition method can avoid effectively the high resistivity of bi-layer barrier films resulted from the N integration and the introduction of heterogeneous elements for the transformation of α-Ta phase.X-ray diffraction spectra（XRD）,Four-point probe（FPP） measurement and Transmission electron microscopy（TEM） were used for characterization of the film microstructure.The results show that the as-deposited gradient α-Ta（N）/TaN bi-layer films have lower resistivity and good crystallinity,and the gradient α-Ta（N）/TaN bi-layer films have good structure stability even annealed at 600 ℃ for 60 min in vacuum.

关 键 词：扩散阻挡层 电阻率 热稳定性 微结构 

分 类 号：TN405[电子电信—微电子学与固体电子学]