El cobre es un material utilizado actualmente como elemento de interconexión en circuitos integrados (ICs) o chips fabricados sobre silicio donde es necesario transferir señales eléctricas de un componente a otro o dentro de un mismo componente. Entre las ventajas de su uso se tiene que posee alta resistencia a la electromigración y baja resistividad [1], lo que permite la transferencia de las señales a velocidades mayores en dispositivos de menor tamaño. El principal inconveniente del uso del cobre es que a temperaturas de trabajo, del orden de 200 ºC, se produce la formación del compuesto Cu3Si [2-4] que ocasiona un aumento en la resistividad y se producen fallas en el dispositivo a través de la formación de huecos y la ruptura de las conexiones eléctricas del chip.
Para no afectar la confiabilidad en estos dispositivos se ha propuesto el uso de una barrera de difusión entre el cobre y el silicio que disminuya el efecto ocasionado por la reacción y así aumente el tiempo de vida del dispositivo. Esta barrera de difusión debe contar con características que permitan su aplicación, tales como estabilidad a altas temperaturas, baja resistividad, buena adherencia a los materiales que separa y bajo espesor. Previos estudios han orientado sus resultados en cuanto al desempeño de los materiales que componen la barreras de difusión, por ejemplo, titanio, tántalo, cromo y tungsteno entre otros, además de sus aleaciones binarias y ternarias que incluyen combinaciones metal-silicio o metal-nitrógeno [5] depositadas por diferentes técnicas de depósito como pulverización catódica o sputtering [6], arco catódico y algunas técnicas de deposición química en fase vapor (CVD Chemical Vapor Deposition) [7]. Muchos de estos materiales presentan fallas en determinados ambientes o su desempeño se reduce a altas temperaturas; por ejemplo el nitruro de titanio (TiN) es conocido como una barrera de baja resistividad, pero sus propiedades no son adecuadas para evitar la difusión del cobre a altas temperaturas [8]. Por lo tanto, es imperativo investigar nuevas barreras de difusión en las cuales se presente un equilibrio entre las propiedades de los materiales para mejorar el desempeño como barrera de difusión.
En esta propuesta se plantea producir estructuras basadas en monocapas o multicapas de materiales de Cr, Cr2N y CrN usando la técnica de sputtering con magnetrón desbalanceado, con el objetivo de investigar alternativas que permitan tener una combinación adecuada de propiedades para que estas estructuras sean usadas como barrera de difusión. Las barreras de difusión en multicapas suprimirían la difusión debida a las fronteras de grano y las dislocaciones cuya extensión está limitada por la presencia de las interfaces y por el espesor de las subcapas [9]. Además, las multicapas inducen tamaño de grano pequeño y por lo tanto una estructura nanocristalina que puede tener mejor desempeño en comparación con la estructura policristalina o columnar [5]. Por otro lado, el uso de la técnica de sputtering con magnetrón desbalanceado permite obtener películas de alta densidad y buena adherencia ya que se pueden aumentar la densidad de corriente y la reactividad del plasma.
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