[发明专利]一种可控自形成阻挡层用Cu（Ge，Zr）合金的制备工艺

摘要

本发明公开了一种在超深亚微米集成电路铜互连技术中应用的可控自形成阻挡层用Cu（Ge，Zr）合金的制备工艺。本工艺采用气相物理共溅射技术，包括镀前处理、偏压反溅清洗和沉积Cu（Ge，Zr）合金层等步骤。本发明沉积的Cu（Ge，Zr）合金层特点是能在高温退火(>500℃)过程中自发在Si/Cu（Ge，Zr）/Cu界面形成ZrGe2/Cu3Ge和ZrOx(ZrSiyOx)/Cu3Ge复合层，其在高温（>650℃）条件下仍能有效阻挡Cu与Si基体的相互扩散。采用该Cu（Ge，Zr）合金自发形成的阻挡层能有效降低互连膜系电阻率，降低互连电路的阻容耦合（RC）延迟效应，提高半导体器件的运行速度和稳定性。

主权项

一种可控自形成阻挡层用Cu（Ge，Zr）合金制备工艺，在常温下实施，其特征在于包含以下步骤：a、清洗衬底材料：将衬底材料Si(111)基体依次放入丙酮、无水乙醇中分别进行30分钟超声波清洗，干燥后放入真空室内，抽真空度至4.5×10‑4 Pa；b、沉积前对衬底的处理：保持真空室真空为4.5×10‑4 Pa条件下，采用偏压反溅射清洗10分钟、预溅射清洗5分钟，去除Si衬底和靶材杂质；反溅射功率为100‑200 W；预溅射功率为100‑200 W；反溅射偏压和预溅射偏压分别为‑500 V、‑150 V；反溅射和预溅射气体均为Ar；工作真空度为1.0‑3.0 Pa；c、沉积Cu（Ge，Zr）合金层：采用气相物理共溅射技术，在步骤b得到的Si(111)基体上使用磁控Cu靶、磁控Ge靶和直流Zr靶共溅射沉积Cu（Ge，Zr）合金层，沉积时间30‑40秒；磁控Cu靶溅射功率为120‑150 W；磁控Ge靶的溅射功率为100‑120 W；直流Zr靶溅射功率为80‑100 W；偏压为‑100到‑300 V之间；工作气氛Ar，Ar流量为180 Sccm；工作真空度为0.40‑0.50 Pa；沉积完成后关闭磁控Cu靶、磁控Ge靶和直流Zr靶，关闭气体Ar，恢复反应室真空为4.5×10‑4 Pa，冷却后出炉样品即为Cu（Ge，Zr）合金层。