摘要
傳統的微米(＞100 nm)世代積體電路之銅內連接薄膜導線製作，涉及乾式的離子化濺鍍阻障層及濕式的電化學析鍍方法填充介電層的孔洞與溝渠。這種階梯覆蓋性(Step Coverage)與順依性(Confirmity)不佳的乾/濕結合製程非但不易進行線上(In-line)作業，而且未能滿足尺度更縮小、深寬比(Aspect Ratio)更大的次世代60~90 nm元件之孔渠填充需求。為了突破此一瓶頸，本研究嘗試採用N2-H2 真空電漿，改質SiO2與黑鑽石(Black Diamond(上標 TM))兩種介電層的表面，並利用創新性的全程濕式電化學暨無電鍍專利製程，在其表面植入超微(≦4 nm)之無電鍍催化晶種，以生長合乎奈米世代的Co-P阻障層及銅內連接導線。穿透式電子顯微術(Transmission Electron Microscopy; TEM)及高解析掃瞄式電子顯微術(Scanning Electron Microscopy; SEM)平面及橫截面影像分析Ni晶種分布及Co-P晶粒孕育與薄膜成長的結果證實：未經電漿表面改質之SiO2與黑鑽石介電層的晶種吸附密度僅2.3×1014 m^(-2)，且以1.6% s^(-1)的低晶粒孕育速率（即薄膜表面覆蓋率），形成晶粒尺寸高達75 nm而厚度~40 nm的Co-P阻障層。相對的，經過真空電漿改質的介電層表面之Ni奈米晶種微粒分布密度可增益10倍(2.5×10^15 m^(-2))，並以高達10倍(16% s^(-1))之晶粒孕育（薄膜覆蓋）速率形成厚度僅有~15 nm的Co-P阻障層。此種開創性的研究結果不但達到前人所未至之境界，且具有良好的60~90 nm元件之孔槽填充能力與線上流程之製程整合性。最後，吾人採用接觸角量測儀探討N2-H2真空電漿表面改質對介電層所造成的親水性改變，並對晶種分布密度之改善提出適當的解釋。