第十五届全国表面工程大会

铜互连是超大规模集成电路的核心技术之一，如何抑制Cu与衬底间的扩散反应是高可靠Cu互连的关键问题。需要在二者之间添加扩散阻挡层，以防止铜扩散到介质材料和提供良好的粘附性。阻挡层材料要求具有低电阻率、高熔点和良好的化学稳定性。钌具有优异的电学性能，是小型化微电子器件与封装技术中极具应用潜力的扩散阻挡层材料之一。本文利用磁控溅射方法在硅基底上制备Cu/RuZr薄膜，对其化学成分、物相结构、微观形貌、电学性能及热稳定性进行了分析，研究Zr掺杂对Ru薄膜微观结构和阻挡性能的影响。结果表明：随Zr含量的增加薄膜结构出现多晶→纳米晶→非晶的转变，当Zr含量<15.68%时，薄膜呈现纳米晶结构，而当Zr含量>17.72%时，薄膜转变为非晶结构。随Zr含量增加，薄膜电阻率呈现先增大后减小的趋势，非晶结构的RuZr薄膜可以在600℃以上有效阻挡Cu的扩散。同时探索了低Ru含量的RuZr薄膜微观结构和电学性能，发现随着Zr/Ru含量的增加，薄膜的微观结构与电学性能呈现出对称性的变化规律，研究结果对推动该系列扩散阻挡层在铜互连相关应用领域具有一定理论指导意义。
 

铜互连；磁控溅射；RuZr；微观结构；电学性能