一种用于硅通孔的阻挡层和种子层一体化制备工艺研究.pdfVIP

2012年 第31卷 第5期 传感器与微系统 (TransducerandMicrosystemTechnologies) 55 一 种用于硅通孑L的阻挡层和种子层一体化制备工艺研究 严春平，张从春 ，赵小林，丁桂甫 (上海交通大学 微纳科学与技术研究院 微米／纳米加工技术重点实验室，上海 200240) 摘 要：介绍了一种硅通孔中阻挡层和种子层制备的新型工艺方法。利用磁控溅射的方法在SiO 上沉 积 lm的Ti膜。表层的 膜湿法氧化后作为种子层，底层 Ti膜作为阻挡层。填充材料选择 cu，利用电 镀的方法填充。利用热退火的方法来测试Cu的扩散性能，即Ti膜的阻挡特性 ，热退火试验选择350，400， 450℃三种不同的温度。XPS结果表明：在400oC及以下温度阻挡层成功阻挡了Cu的扩散。目前已在硅 通孔中初步实现此种结构并完成通孔中Cu的填充。 关键词：硅通孔 ；阻挡层；种子层；Ti膜 中图分类号：TN405．97 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2012)05-0055--03 Research ofanintegratedfabricationprocessofbarrier layerandseed layerused in through silicon via YAN Chun—ping，ZHANG Cong-chun，ZHAO Xiao-lin，DING Gui—fu (NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonNano／MicroFabricationTechnoloyg ，Research InstituteofMiero／NanoScienceandTechnology，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China) Abstract：Anovelprocessofbarrierlayerandseedlayerusedinthroughsiliconvia(TSV)ispresented．Through magnetronsputtering，l m TimembraneisdepositedonSiO2．SurfaceofTimembraneisoxidizedforseedlayer． Bottom ofTimembraneistreatedasbarrierlayer．FillingmaterialisCu，which isdeposited byelectroplating method．FormeasuringtheperformanceofCuasbarrierlayer，annealingtestiscarriedout．Threetemperaturesare selected．thatiS350℃ ．400℃ ，450~C．XPSresultsindicatethatunder400oC barrierlayersucessfullysuppresses thediffusionofCu．Now．thestructureisachievedinTSV andCufillingisrealized． Keywords：throughsiliconvia(TSV)；barrierlayer；seedlayer；Timembrane 0 引 言 逐渐往低 K介质发展。Cu在 si和含 si的介质层中有较强 随着集成 电路集成度 的不断提高，特征尺寸降低至 的扩散性 ，这样 cu在其 中会产生陷阱，使器件性能退化， 45nm以下，制造工艺的难度逐渐增大，·摩尔定律遇到了严 所以，需要在绝缘层上制备一层阻挡层，阻挡层材料主要集 峻的挑战。随之而来的互连延迟超过了门延迟，限制了集 中在难熔金属Ru，Ta，Ti及其氮化物TaN，TiN，WN，以及其 成度的增加。解决方法是3D封装技术，其中的主流是基