Cu互连中V、V-N和V/V-N薄膜的扩散阻挡性能

采用磁控溅射法在Si(100)基板上沉积厚度为50nm的V、V-N和V/V-N扩散阻挡层,并在扩散阻挡层上制备了厚度为300nm的Cu薄膜,最终获得了Cu/V/Si、Cu/V-N/Si和Cu/V/V-N/Si 3种多层薄膜.薄膜样品在300~750℃真空热处理1h后,通过X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)和四探针电阻测试(FPP)仪对薄膜样品的晶体结构、微观组织形貌和方块电阻进行测试表征,对比分析了V、V-N和V/V-N 3种扩散阻挡层的扩散阻挡性能.实验结果表明:V、V-N和V/V-N扩散阻挡层均能够有效阻挡Cu原子向Si基板的扩散;Cu/V/Si和Cu/V-N/Si薄膜样品分别在600和650℃时能够保持良好的热稳定性;Cu/V/V-N/Si多层薄膜中由于堆栈结构的存在,样品在700℃还具有良好的热稳定性,表明堆栈结构的V/V-N是一种较理想的扩散阻挡层.