近日，中科院微電子研究所集成電路先導(dǎo)工藝研發(fā)中心羅軍研究員課題組在先進(jìn)Co互連阻擋層研究領(lǐng)域取得了階段性進(jìn)展。面向集成電路7/5納米及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)，互連線RC的增大可使得芯片的傳輸延遲和功耗顯著增加。目前，W和Cu被廣泛應(yīng)用于互連線中，但隨著互連線的線寬不斷減小，電子表面散射與晶界散射會(huì)使得互連線電阻率受尺寸效應(yīng)影響迅速增大。然而，如果減少雙層襯墊層/阻擋層的厚度會(huì)導(dǎo)致W和Cu互連線通孔填充能力變差，引起電遷移特性退化、特征壽命減小的可靠性問題。采用合理的熱預(yù)算進(jìn)行退火使Co晶粒生長(zhǎng)并回流到具有高深寬比的通孔和溝槽中，實(shí)現(xiàn)無孔洞填充，被業(yè)界認(rèn)為是替代W和Cu的互連金屬之一。 

　　針對(duì)先進(jìn)Co互連，課題組采用Co、Ti靶材共濺射方法制備了非晶CoTi合金，并對(duì)其能否取代傳統(tǒng)Ti/TiN或者Ta/TaN雙層襯墊層/阻擋層進(jìn)行了系統(tǒng)研究。首先制備了不同組分的CoTi合金，優(yōu)化出了電阻率適中，熱穩(wěn)定性、粘附性、粗糙度等性能良好的合金組分做進(jìn)一步研究。然后通過施加電應(yīng)力、熱應(yīng)力測(cè)試電容-電壓（C-V）曲線，分析離子擴(kuò)散情況，發(fā)現(xiàn)CoTi合金可有效阻擋互連線中Co離子向SiO₂中擴(kuò)散。同時(shí)，在局部接觸孔互連中，課題組分析了CoTi合金的阻擋特性，發(fā)現(xiàn)CoTi合金不僅有效阻止了Co與襯底Si的互擴(kuò)散，延緩高阻態(tài)CoSi的生成，還改善了接觸的界面形貌，有利于降低接觸電阻率。課題組結(jié)合Ge預(yù)非晶化（Ge PAI）工藝，在n⁺-Si襯底上，以Co作為局部接觸金屬，非晶CoTi合金作為單層襯墊層/阻擋層，獲得了8.56×10^-9 Ω-cm²的超低接觸電阻率。近期，上述成果以“Investigation of Barrier Property of Amorphous Co-Ti Layer as Single Barrier/Liner in Local Co Interconnects”（DOI: 10.1109/TED.2020.2983302）為題發(fā)表在IEEE Transactions on Electron Devices期刊。