一种无铜籽晶互连用碳化钼掺杂钌基合金扩散阻挡层制备工艺

摘要

本发明公开了一种碳化钼掺杂钌基合金（RuMoC）扩散阻挡层制备工艺，它涉及超深亚微米集成电路后端互连结构中铜（Cu）与氧化硅基绝缘介质（SiOC：H）之间一种新型扩散阻挡层的制备工艺。本发明沉积的RuMoC(5nm)阻挡层热稳定温度可达600℃以上，能有效地抑制铜原子朝氧化硅基介质体内扩散。采用该工艺制备的RuMoC(5nm)扩散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

一种无铜籽晶互连用碳化钼掺杂钌基合金（RuMoC）阻挡层制备工艺，在常温下实施，其特征在于包含以下步骤：a、清洗衬底材料：将单晶硅（Si）/掺碳氧化硅（SiOC:H， 200 nm）多层结构衬底材料依次放入丙酮、无水乙醇中分别进行20分钟超声波清洗，干燥后放入真空腔室内，然后抽真空度至2.0×10^‑4 Pa；b、沉积前衬底预处理：在步骤a的真空条件下，用偏压反溅射清洗Si/SiOC:H衬底5分钟，去除Si /SiOC:H衬底表面杂质，反溅功率为100‑200 W，反溅偏压为‑500 V；反溅气体为氩气（Ar）；工作真空度为1.0‑3.0 Pa；c、沉积RuMoC阻挡层薄膜：采用反应磁控溅射技术，在经步骤b处理后的Si/SiOC:H基体上沉积厚度为5 nm的RuMoC薄膜；所用靶材为高纯碳化钼（MoC）靶和钌（Ru）靶；工作气氛为Ar气，Ar气流量控制为35‑40 标准立方厘米/分钟（sccm）之间；工作真空度为0.45‑0.60 Pa；磁控MoC靶和磁控Ru靶溅射功率分别控制为120‑150 W和100‑120 W范围内；沉积偏压为‑100 V至‑150 V之间；沉积时间为10‑20秒；沉积完成后关闭各磁控靶，关闭气体Ar，反应室基底真空度恢复为2.0×10^‑4 Pa；冷却后出炉即获得RuMoC阻挡层。