自組裝單分子層改性硅基材上化學(xué)氣相沉積銅薄膜及計算機模擬研究.pdf

1、在超大規(guī)模集成電路制造過程中，為了達到高速度工作，金屬連線的時間延遲必須降低。但當(dāng)元件的最小線寬小到0.15μm以下時，金屬連線的電致遷移效應(yīng)，連線的阻值、電容都不能忽略，因此我們需要找到一種性能更好的金屬來取代現(xiàn)在集成電路中一直使用的鋁。因為銅的導(dǎo)電性及抗電遷移的能力比鋁高出10～100倍，所以在未來的深亞微米技術(shù)中，銅在多層金屬內(nèi)連線中的作用是不可或缺的。 本論文主要是在自行設(shè)計、組建的金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)系統(tǒng)

2、上，以六氟乙酰丙酮合銅(Ⅱ)[Cu(Ⅱ)(hfac)2]為前驅(qū)物，氫氣為載氣和還原性反應(yīng)氣，分別以硅和2-(二苯基膦)-乙基-三乙氧基硅烷(PHOS)自組裝單分子膜(SAMs)改性硅為基材，進行了有關(guān)研究，得到主要結(jié)論如下：用氮氣退火不僅有利于硅基材表面沉積銅薄膜的抗電遷移性能，而且有利于銅薄膜的表面平整度，并且在氮氣中退火還對薄膜的結(jié)合力很有益，因此是一種理想的薄膜后處理方法。銅在SAMs改性硅表面更容易沉積，反應(yīng)活化能降低，沉積速率

3、提高，且SAMs能有效地阻擋銅原子進入氧化層，因此PHOSSAMs可以作為一個很有效的擴散阻擋層。 本論文還利用動力學(xué)晶格蒙特卡羅(KLMC)構(gòu)建了在Cu(100)基材上化學(xué)氣相沉積銅薄膜的模型，利用該模型進行了溫度對薄膜表面粗糙度影響的初步研究，得到以下結(jié)論：活性位點比例對粗糙度的影響不大；但是原子位置高度的均方根(RMS)在活性點比例較小時，變化幅度要小于活性點比例大時的情況。隨著反應(yīng)溫度的升高，薄膜越來越平整，且薄膜表面前