基于TSV的三维集成方法中原子层沉积扩散阻挡层的制备与机理研究

项目名称： 基于TSV的三维集成方法中原子层沉积扩散阻挡层的制备与机理研究

项目编号： No.61274111

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 蔡坚

作者单位： 清华大学

项目金额： 91万元

中文摘要： 本课题选择三维集成中硅通孔技术的扩散阻挡层的制备与机理进行研究，利用原子层沉积方法进行扩散阻挡层的制备，并在薄膜表面进行Cu电镀，对不同沉积薄膜的扩散阻挡特性进行分析。由此，获得ALD制备扩散阻挡层的沉积机理，并提出在硅通孔制备过程中孔壁结构对ALD沉积的影响。通过对TiN和TaN沉积薄膜在Cu/阻挡层/SiO2/Si结构中的扩散阻挡特性的研究分析，提出TiN和TaN的扩散阻挡机理并应用于可靠性研究，为在三维集成中高深宽比的硅通孔内实现TiN和TaN扩散阻挡层的沉积和无空洞的铜填充提供理论依据。

中文关键词： 硅通孔；原子层沉积；扩散阻挡层；氮化钛；氮化钽

英文摘要： Preparation and mechanism of diffusion barrier layer for TSV in 3D Integration will be studied in this project. The barrier layer will be prepared by ALD (Atomic Layer Deposition). Cu will be electroplated on thin films generated by deposition, and followed by mechanical and electrical characterization. Deposition mechanism of ALD will be unveiled, and impact of TSV surface structure on deposition will be investigated. Diffusion feature will be analyzed for both TiN and TaN barrier layers with a Cu/barrier/SiO2/Si structure. The diffusion mechanism of different barrier layers will be provided and applied in reliability analysis. The target of this project is to offer theoretical foundation to realize TiN and TaN diffusion barrier deposition and void free Cu filling in high aspect ratio TSV application for 3D integration.

英文关键词： Through Silicon Via(TSV)；Atomic Layer Deposition(ALD)；Diffussion Barrier；Titanium nitride；Tantalum nitride