[发明专利]一种可控自形成Cu3Ge/TiN双层扩散阻挡层制备方法

权利要求书

1.一种可控自形成Cu₃Ge/TiN双层扩散阻挡层，先通过在常温下利用气相物理沉积技术获取Cu（Ge，Ti）合金，随后对其在N₂气氛下控温退火处理自反应合成Cu₃Ge/TiN双层扩散阻挡层，其特征在于包含以下步骤：

a、清洗衬底材料：

将衬底材料Si(111)基体依次放入丙酮、无水乙醇中分别进行30分钟超声波清洗，干燥后放入真空室内，抽真空度至4.5×10^-4 Pa；

b、沉积前对衬底的处理：

保持真空室真空为4.5×10^-4 Pa条件下，采用偏压反溅射清洗10分钟、预溅射清洗5分钟，去除Si衬底和靶材表面杂质；反溅射功率为100-200 W；预溅射功率为100-200 W；反溅射偏压和预溅射偏压分别为-500 V、-150 V；反溅射和预溅射气体均为Ar；工作真空度为1.0-3.0 Pa；

c、沉积Cu（Ge，Ti）合金层：

采用气相物理共溅射技术，在步骤b得到的Si(111)基体上使用磁控Cu靶、磁控Ge靶和直流Ti靶共溅射沉积Cu（Ge，Ti）合金层，沉积时间30-40秒；磁控Cu靶溅射功率为120-150 W；磁控Ge靶的溅射功率为100-120 W；直流Ti靶溅射功率为80-100 W；偏压为-100到-300 V之间；工作气氛Ar，Ar流量为180 标准立方厘米/分钟（sccm）；工作真空度为0.40-0.50 Pa；沉积完成后关闭磁控Cu靶、磁控Ge靶和直流Ti靶，关闭气体Ar，恢复反应室真空为4.5×10^-4 Pa，冷却后出炉样品即为Cu（Ge，Ti）合金层；

d、控温N₂气氛退火反应自形成Cu₃Ge/TiN双层阻挡层：

    采用真空退火炉退火处理，本底真空为4.5×10^-3 Pa，随后退火炉腔内通入N₂气，N₂气流量为260 标准立方厘米/分钟（sccm），设置在300 ℃和400 ℃段各保温10分钟，升温速率为5 ℃/秒；退火处理后随炉冷却，即能获得自形成Cu₃Ge/TiN双层扩散阻挡层。

2.根据权利要求1所述自形成阻挡层用Cu（Ge，Ti）合金制备工艺，其特征在于：所述磁控Cu靶、磁控Ge靶和直流Ti靶纯度均为99.99%。

3.根据权利要求1所述自形成阻挡层用Cu（Ge，Ti）合金制备工艺，其特征在于：采用磁控Cu靶、磁控Ge靶和直流Ti靶共溅射沉积的方法，磁控Cu靶、磁控Ge靶与真空腔中心轴线方向呈45?夹角，直流Ti靶与真空腔中心轴线方向一致。

4.根据权利要求1所述自形成阻挡层Cu（Ge，Ti）合金制备工艺，其特征在于：沉积过程中通过调节各磁控靶及直流靶的功率来控制Cu（Ge，Ti）合金中各组元的成分，磁控Cu靶溅射功率为150 W，磁控Ge靶溅射功率为120 W，直流Ti靶溅射功率为80 W。

5.根据权利要求1所述对Cu (Ge，Ti）合金控温退火反应，自形成Cu₃Ge/TiN双层阻挡层工艺，其特征在于：步骤d中真空退火炉本底真空为4.5×10^-3 Pa，随后退火炉通入N₂气， N₂流量为260 标准立方厘米/分钟（sccm）， 设置在300 ℃和400 ℃段各保温10分钟，升温速率为5 ℃/秒；退火处理后随炉自然冷却，即能获得自形成Cu₃Ge/TiN双层扩散阻挡层。