超薄α-Ta(N)／TaN双层扩散阻挡层的微观结构与热稳定性  

Microstructure and thermal stability of an ultrathin α-Ta(N)/TaN bi-layer diffusion barrier

作　　者：刘春海[1] 崔学军[1] 金永中[1] 杨瑞嵩[1] 王素娟[2] 叶松[3] 

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,四川自贡643000 [2]四川理工学院理学院,四川自贡643000 [3]巢湖学院电子工程与电气自动化学院,安徽巢湖238000

出　　处：《功能材料》2013年第2期202-205,211,共5页Journal of Functional Materials

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11075112,51201111);材料腐蚀与防护四川省重点实验室开放基金资助项目(2011CL15);四川理工学院人才引进基金资助项目(2011RC05,2011RC03)

摘　　要：提出利用真空室残余的低浓度N原子制备超薄α-Ta(N)/TaN双层扩散阻挡层的方法,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,利用低浓度氮化工艺,能调控超薄金属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。高温退火的实验结果证明,此超薄结构具有高的热稳定性,失效温度达600℃。An uhrathin α-Ta（N）/TaN bi layers diffusion barrier with lower resistance was prepared by a magne- tron sputtering method with using low N concentration. The high resistivity of bi-layer barrier films resulted from the N integration and the introduction of heterogeneous elements for the formation of ultrathin α-Ta were avoided effectively in this deposition method. 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 a Ta（N）/TaN bi-layer films have low resistivity and good crystallinity,and the α-Ta （N）/TaN bi layer diffusion barrier has an excellent thermally stability. Its failure temperature can be up to 600 ℃.

关 键 词：扩散阻挡层 超薄 热稳定性 微结构 

分 类 号：TN305.92[电子电信—物理电子学]