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寻找性能良好的阻挡层来抑制Cu的扩散一直是Cu互连技术的关键,因此,研究阻挡层的失效机理对于提高互连可靠性具有重要的意义。采用射频磁控溅射技术构架Cu／Ni-Al／SiO2／Si、Cu／Ni-Al／Si、Cu／Ta／Ni-Al／Si异质结,并进行高真空退火.利用x射线衍射(XRD)、四探针电阻测试仪、原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)对样品微结构、输运性质、表面形貌和界面进行了分析表征。结果表明,在750℃的高温退火后Cu/Ni-Al/SiO2/Si和Cu/Ni-Al/Si异质结内没有明显的反应和互扩散发生,Cu/Ta/Ni-Al/Si在高达800℃退火后仍然没有硅铜化合物出现,退火过程中Ni-Al一直保持非晶状态。超薄的Ni-Al(4.5 nm)和Ta(3 nm)／Ni-Al(3 nm)阻挡层表现出了良好的阻挡效果。从Fick第二定律和扩散方程入手,通过计算扩散激活能来研究Ni-Al的阻挡性能。Cu在Ni-Al中具有较大的扩散激活能(2.9 eV),表明Ni-Al对Cu的扩散起到了良好的阻挡效果。阻挡层微结构是影响Cu互连阻挡层性能的关键因素,非晶结构没有晶界存在,不能为Cu提供快速扩散路径。采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Cu／Ni-Al／Si异质结基础上集成Lao.5Sr0.5CoO3(LSCO) /Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)/La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)铁电电容器。利用铁电测试仪对其铁电性能进行了研究,结果发现电容器有良好的电滞回线、较高的极化强度(28μC／cm2)、较小的矫顽电压(1.6 V)和较小的漏电流密度(104 A／cm2)。