[发明专利]一种用于铜互连的导电阻挡层材料及制备方法

权利要求书

1、一种用于铜互连的导电阻挡层材料，由硅衬底、导电阻挡层组成，其特征在于：导电阻挡层材料是采用磁控溅射法在硅衬底基体上生长非晶态Ti-Al二元合金薄膜，然后在Ti-Al二元合金薄膜原位生长Cu薄膜料制成。

2、根据权利要求1所述用于铜互连的导电阻挡层材料，其特征在于：所述的硅衬底为抛光的单晶硅或表面生长有多晶硅的单晶硅。

3、根据权利要求1所述用于铜互连的导电阻挡层材料，其特征在于：所述的Ti-Al二元合金薄膜厚度为3-100nm。

4、根据权利要求1所述用于铜互连的导电阻挡层材料，其特征在于：所述的Cu薄膜厚度为5-300nm。

5、根据权利要求1所述用于铜互连的导电阻挡层材料，其特征在于：所述硅衬底基体上生长的Ti-Al二元合金薄膜和Cu薄膜为平面结构或大马士革结构。

6、根据权利要求1-5任一项权利要求所述用于铜互连的导电阻挡层材料的制备方法，其特征包括如下步骤：

A、选用Ti和Al比率为3∶1纯度为99.99％的Ti-Al靶和纯度为99.95％的Cu圆形靶材，先用细沙纸打磨靶的表面，以去除靶表面的杂质，经过丙酮、无水乙醇清洗后用高纯氮气吹干，分别将靶材安装在真空室中的磁性底座上；

B、把抛光的单晶硅衬底依次用HF、去离子水超声处理后，用高纯氮气吹干迅速放置到磁控溅射真空室的样品台上；

C、应用分子泵和真空泵将真空室的真空度抽至(1-5)×10^-4Pa后，应用流量计向真空室中通入高纯氩气，保持真空室的高纯氩动态平衡的气压为0.8-50Pa，Ti-Al靶与衬底间距为25-65mm，溅射功率为1-50W，沉积时间为30min，得到Ti-Al厚度为2-100nm的非晶薄膜；

D、Ti-Al薄膜制备完毕后，不打开真空室，将真空室的真空度抽至(1-5)×10^-4Pa后，向真空室中充入高纯氩气，保持真空室的沉积气压为0.8-50Pa；Cu靶与衬底间距为20-60mm，转动样品台原位生长，溅射功率为10-100W，沉积时间为1-30min，得到厚度为20-150nm的Cu薄膜；

E、应用高真空1～5×10^-5Pa退火系统对Cu/Ti-Al/Si多层薄膜结构进行退火处理，退火条件为300-800℃。

7、根据权利要求6所述用于铜互连的导电阻挡层材料的制备方法，其特征在于：步骤D中生长Cu薄膜的沉积速率为1-50nm/分钟。

8、根据权利要求6所述的用于铜互连的导电阻挡层材料的制备方法，其特征在于：步骤D中直接应用高温300-800℃的磁控溅射法实现Cu薄膜的制备，不另外进行退火处理。

9、根据权利要求6所述的用于铜互连的导电阻挡层材料的制备方法，其特征在于：步骤D在生长完Cu薄膜之后，在Cu薄膜上面再生长一层Ti-Al钝化层。