| 第一章 引言 | 第1-26页 |
| 1．1 集成电路中互连工艺发展的趋势和现存问题 | 第7-13页 |
| 1．1．1 集成电路发展简述 | 第7-9页 |
| 1．1．2 互连的重要意义及其发展 | 第9-13页 |
| 1．2 铜互连工艺的优势及现存问题 | 第13-18页 |
| 1．2．1 铜互连工艺的发展 | 第13-15页 |
| 1．2．2 铜互连的优势及存在的问题 | 第15-18页 |
| 1．3 阻挡层 | 第18-23页 |
| 1．3．1 阻挡层的性能要求 | 第18页 |
| 1．3．2 阻挡层的分类 | 第18-20页 |
| 1．3．3 金属Ta的性质 | 第20-22页 |
| 1．3．4 阻挡层制备工艺 | 第22-23页 |
| 1．4 等离子体浸没注入工艺 | 第23-24页 |
| 1．5 本文的主要研究工作及其意义 | 第24-26页 |
| 第二章 实验原理 | 第26-39页 |
| 2．1 薄膜的制备 | 第26-30页 |
| 2．1．1 磁控溅射工艺 | 第26-27页 |
| 2．1．2 自离化等离子体物理气相淀积 | 第27-29页 |
| 2．1．3 等离子体浸没注入 | 第29-30页 |
| 2．2 样品组分结构分析方法 | 第30-38页 |
| 2．2．1 扫描电子显微镜 | 第32-33页 |
| 2．2．2 透射电子显微镜 | 第33-36页 |
| 2．2．3 聚焦离子束 | 第36-37页 |
| 2．2．4 X射线衍射 | 第37-38页 |
| 2．2．5 俄歇电子能谱 | 第38页 |
| 2．3 本课题的实验方案 | 第38-39页 |
| 第三章 等离子体浸没注入N~+对Ta阻挡层的影响 | 第39-62页 |
| 3．1 相关文献回顾 | 第39-40页 |
| 3．1．1 Cu／Ta系统的热稳定性 | 第39页 |
| 3．1．2 离子注入对阻挡层材料的改性 | 第39-40页 |
| 3．2 样品设计及制备 | 第40-41页 |
| 3．2．1 薄膜淀积 | 第40页 |
| 3．2．2 等离子体浸没注入 | 第40-41页 |
| 3．2．3 磁控溅射及退火 | 第41页 |
| 3．3 实验结果及讨论 | 第41-61页 |
| 3．3．1 样品表面形貌的观察 | 第41-48页 |
| 3．3．2 元素的深度分布分析 | 第48-54页 |
| 3．3．3 样品界面与微结构 | 第54-61页 |
| 3．4 小结 | 第61-62页 |
| 第四章 等离子体浸没注入C~+对Ta阻挡性能的影响 | 第62-75页 |
| 4．1 相关文献回顾 | 第62-63页 |
| 4．2 样品设计与制备 | 第63-64页 |
| 4．2．1 薄膜淀积 | 第63页 |
| 4．2．2 等离子体浸没注入 | 第63页 |
| 4．2．3 磁控溅射与退火 | 第63-64页 |
| 4．3 实验结果与讨论 | 第64-74页 |
| 4．3．1 样品表面形貌观察 | 第64-66页 |
| 4．3．2 Cu／Ta-C／SiO_2体系元素深度分布 | 第66-71页 |
| 4．3．3 界面与微结构观察 | 第71-74页 |
| 4．4 小结 | 第74-75页 |
| 第五章 Cu在Ta基阻挡层中的扩散动力学研究 | 第75-99页 |
| 5．1 相关文献回顾 | 第75-77页 |
| 5．1．1 Cu在Si中的快速扩散 | 第75-76页 |
| 5．1．2 Cu在Ta基阻挡层中的扩散 | 第76-77页 |
| 5．2 确定扩散系数的实验方法 | 第77-78页 |
| 5．3 多晶薄膜中的扩散动力学模型及其解析 | 第78-85页 |
| 5．3．1 晶粒间界的扩散动力学模型 | 第78-80页 |
| 5．3．2 本实验中Cu在Ta基阻挡层中适用的扩散模型 | 第80-81页 |
| 5．3．3 B类扩散模型的解析 | 第81-84页 |
| 5．3．4 扩散激活能 | 第84页 |
| 5．3．5 对AES测得的浓度分布数据的处理 | 第84-85页 |
| 5．4 计算结果及讨论 | 第85-98页 |
| 5．4．1 Cu在未经注入的Ta中的扩散系数及激活能 | 第85-87页 |
| 5．4．2 Cu在a剂量PⅢ N~+处理后的Ta中的扩散系数及激活能 | 第87-89页 |
| 5．4．3 Cu在b剂量PⅢ N~+处理后的Ta中的扩散系数及激活能 | 第89-91页 |
| 5．4．4 Cu在c剂量PⅢ N~+处理后的Ta中的扩散系数及激活能 | 第91-94页 |
| 5．4．5 Cu在PⅢ C~+处理后的Ta中的扩散系数及激活能 | 第94-96页 |
| 5．4．6 对实验结果的讨论 | 第96-98页 |
| 5．5 小结 | 第98-99页 |
| 第六章 O、N和C对Ta的晶粒间界稳定性的影响 | 第99-108页 |
| 6．1 非金属杂质在晶粒间界中的能量学问题 | 第99-100页 |
| 6．2 O、N、C在Ta晶粒间界中的嵌入能 | 第100-102页 |
| 6．3 O、N、C在Ta中引起的晶界弛豫 | 第102-104页 |
| 6．4 晶粒间界的稳定性 | 第104-106页 |
| 6．5 小结 | 第106-108页 |
| 第七章 Cu／Ta-X／SiO_2体系电迁移性质的ANSYS有限元分析 | 第108-125页 |
| 7．1 相关文献回顾 | 第108-109页 |
| 7．1．1 Cu电迁移激活能 | 第108页 |
| 7．1．2 电热效应和电流聚集效应对电迁移的影响 | 第108-109页 |
| 7．2 大电流下Cu导线的温度分布以及热失配应力研究 | 第109-118页 |
| 7．2．1 电热效应的2D解析模型 | 第110-111页 |
| 7．2．2 电热效应的有限元模型 | 第111-112页 |
| 7．2．3 有限元计算结构和解析模型计算结果的比较 | 第112-118页 |
| 7．3 电流聚集效应对电迁移的影响 | 第118-124页 |
| 7．3．1 经典电迁移驱动力理论对电迁移的影响 | 第118页 |
| 7．3．2 质流输运方程 | 第118-119页 |
| 7．3．3 电流密度分布和电流聚集效应 | 第119-124页 |
| 7．4 小结 | 第124-125页 |
| 第八章 结论 | 第125-129页 |
| 参考文献 | 第129-136页 |
| 附录 | 第136-147页 |
| 致谢 | 第147-148页 |
| 发表文章 | 第148-149页 |
| 论文独创性声明 | 第149页 |
| 论文使用授权声明 | 第149页 |
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