[发明专利]Cu互连集成电路用多层合金扩散阻挡层及其制备方法

权利要求书

1.一种Cu互连集成电路用多层合金扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，真空熔炼，获得NbMoTaW高熵合金靶材和VCrTiZr高熵合金靶材；

步骤S2，将单晶Si衬底超声震荡清洗，获得Si衬底层；

步骤S3，将NbMoTaW高熵合金靶材和VCrTiZr高熵合金靶材进行预溅射清洗；

步骤S4，将VCrTiZr高熵合金靶材通过直流磁控溅射工艺溅镀于Si衬底层，形成VCrTiZr高熵合金涂层；

步骤S5，将NbMoTaW高熵合金靶材通过直流磁控溅射工艺溅镀于VCrTiZr高熵合金涂层，形成NbMoTaW高熵合金涂层；

步骤S6，重复步骤S4和S5，制备出自下而上Si-VCrTiZr-NbMoTaW-VCrTiZr-NbMoTaW-VCrTiZr的阻隔层结构；

步骤S7，将Cu通过直流磁控溅射工艺溅镀于Si-VCrTiZr-NbMoTaW-VCrTiZr-NbMoTaW-VCrTiZr的阻隔层结构，得到Si-VCrTiZr-NbMoTaW-VCrTiZr-NbMoTaW-VCrTiZr-Cu体系结构；

步骤S8，将Si-VCrTiZr-NbMoTaW-VCrTiZr-NbMoTaW-VCrTiZr-Cu体系结构真空退火，获得多层高熵合金扩散阻挡层成品；其中

所述多层高熵合金扩散阻挡层包括：

自下而上依次包括Si衬底层、高熵合金中间阻隔层和Cu膜；

所述高熵合金中间阻隔层自上而下依次包括第一涂层、第二涂层、第三涂层、第四涂层以及第五涂层；

所述第一涂层为VCrTiZr薄膜；

所述第二涂层为NbMoTaW薄膜；

所述第三涂层为VCrTiZr薄膜；

所述第四涂层为NbMoTaW薄膜；

所述第五涂层为VCrTiZr薄膜；

所述NbMoTaW薄膜和VCrTiZr薄膜的厚度为2～4nm；

所述的Cu膜的厚度为200～300nm。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤S1中真空熔炼包括：

将Nb、Mo、Ta、W按照等摩尔比混合，采用真空电炉熔炼5次，获得成分均匀的NbMoTaW高熵合金靶材；

将V、Cr、Ti、Zr按照等摩尔比混合，采用真空电炉熔炼5次，获得成分均匀的VCrTiZr高熵合金靶材。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

Nb、Mo、Ta、W材料纯度不低于99.99％；

V、Cr、Ti、Zr材料纯度不低于99.99％。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤S2中单晶Si衬底超声震荡清洗包括：

将单晶Si衬底采用丙酮和乙醇超声震荡清洗不少于30min。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤S4中的直流磁控溅射工艺包括：

在Ar气作为保护气体环境下进行；

所述Ar气的流量为20～25sccm；

基压为2.0×10⁻⁴ Pa；

工作压力为0.8 Pa；

基板偏压为-40～-60V；

溅射功率为50W。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤S5中的直流磁控溅射工艺包括：

在Ar气作为保护气体环境下进行；

所述Ar气的流量为20～25sccm；

基压为2.0×10⁻⁴ Pa；

工作压力为0.8 Pa；

基板偏压为-40～-60V；

溅射功率为60W。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤S4和S5中的VCrTiZr高熵合金涂层和NbMoTaW高熵合金涂层的厚度为2-4nm。