Electrical leakage in low-k dielectric/Cu interconnects is a continuing reliability concern for advanced <22 nm technologies. One leakage mechanism deserving increased attention is electron transport across the Cu/dielectric capping layer interface. The Schottky barrier formed at this interface is an important parameter for understanding charge transport across this interface. In this report, we have utilized x-ray photoelectron spectroscopy to investigate the Schottky barrier formed at the interface between polished Cu substrates and standard low-k a-SiC(N):H dielectric capping layers deposited by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition. The authors find the Schottky Barrier at this interface to range from 1.45 to 2.15 eV depending on a-SiC(N):H composition and to be largely independent of various in situ plasma pretreatments.

1.
G.
Gischia
,
K.
Croes
,
G.
Groeseneken
,
Z.
Tokei
, and
V.
Afanas’ev
,
L.
Zhao
,
Proc. 2010 IEEE Int. Rel. Phys. Symp.
p.
549
.
2.
E.
Martinez
,
C.
Geudj
,
D.
Mariolle
,
C.
Licitra
,
O.
Renault
,
F.
Bertin
,
A.
Chabli
,
G.
Imbert
, and
R.
Delsol
,
J. Appl. Phys.
104
,
073708
(
2008
).
3.
S.
Shamuilia
,
V.
Afanas’ev
,
P.
Somers
,
A.
Stesmans
,
Y.
Li
,
Z.
Tokei
,
G.
Groeseneken
, and
K.
Maex
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
202909
(
2006
).
4.
J.
Atkin
,
D.
Song
,
T.
Shaw
,
E.
Cartier
,
R.
Laibowitz
, and
T.
Heinz
,
J. Appl. Phys.
103
,
94104
(
2008
).
5.
C.
Chiang
,
Z.
Wu
,
W.
Wu
,
M.
Chen
,
C.
Ko
,
H.
Chen
,
S.
Jang
,
C.
Yu
,
M.
Liang
,
Jpn. J. Appl. Phys.
42
,
4489
(
2003
).
6.
G.
Margaritondo
and
P.
Perfetti
, in
Heterojunction Band Discontinuities: Physics and Device Applications
, edited by
F.
Capasso
and
G.
Margaritondo
(
Elsevier
,
New York
,
1987
), pp.
59
113
.
7.
S.
King
,
R.
Chu
,
G.
Xu
, and
J.
Huening
,
Thin Solid Films
518
,
4898
(
2010
).
8.
G.
Stan
,
S.
King
, and
R.
Cook
,
J. Mater. Res.
24
,
2960
(
2009
).
9.
S.
King
,
M.
French
,
J.
Bielefeld
, and
W.
Lanford
,
J. Non-Cryst. Solids
357
,
2970
(
2011
).
10.
A.
Nishi
,
M.
Sado
,
T.
Niki
, and
Y.
Fukui
,
Appl. Surf. Sci.
203-204
,
470
(
2003
).
11.
T.
Usui
,
H.
Miyajima
,
H.
Masuda
,
K.
Tabuchi
,
K.
Watanabe
,
T.
Hasegawa
, and
H.
Shibata
,
Jpn. J. Appl. Phys.
45
,
1570
(
2006
).
12.
A.
Urbanowicz
,
M.
Baklanov
,
J.
Heijlen
,
Y.
Travaly
, and
A.
Cockburn
,
Electrochem. Solid State
10
,
G76
(
2007
).
13.
W.
Qin
,
Z.
Mo
,
L.
Tang
,
B.
Yu
,
S.
Wang
, and
J.
Xie
,
J. Vac. Sci. Technol. B
19
,
1942
(
2001
).
14.
D.
Briggs
and
M.
Seah
,
Practical Surface Analysis, Auger and X-ray Photoelectron Spectroscopy
(
Wiley
,
New York
,
1990
),
Vol. 1
, p.
207
.
15.
G.
Ingo
,
N.
Zacchetti
,
D.
Sala
, and
C.
Coluzza
,
J. Vac. Sci. Technol. A
7
,
3048
(
1989
).
16.
W.
Lee
,
J. Appl. Phys.
51
,
3365
(
1980
).
17.
J.
Waldrop
,
R.
Grant
,
Y.
Wang
, and
R.
Davis
,
J. Appl. Phys.
72
,
4757
(
1992
).
18.
19.
S.
King
,
R.
Davis
,
C.
Ronning
,
M.
Benjamin
, and
R.
Nemanich
,
J. Appl. Phys.
86
,
4483
(
1999
).
20.
K.
Takahashi
,
M.
Seman
,
K.
Hirose
, and
T.
Hattori
,
Jpn. J. Appl. Phys.
41
,
L223
(
2002
).
21.
E.
Pelucchi
,
D.
Kumar
,
M.
Lazzarino
,
S.
Rubini
, and
A.
Franciosi
,
J. Vac. Sci. Technol. B
24
,
1259
(
2006
).
22.
H.
Liu
,
G.
Hu
,
H.
Gong
,
K.
Zang
, and
S.
Chua
,
J. Vac. Sci. Technol. A
26
,
1462
(
2008
).
23.
J.
Waldrop
,
R.
Grant
.
S.
Kowalczyk
, and
E.
Kraut
,
J. Vac. Sci. Technol. A
3
,
835
(
1985
).
24.
R.
List
and
W.
Spicer
,
J. Vac. Sci. Technol. B
6
,
1228
(
1988
).
25.
F.
Amy
,
A.
Wan
,
A.
Kahn
,
F.
Walker
, and
R.
McKee
,
J. Appl. Phys.
96
,
1635
(
2004
).
26.
S.
Chamber
,
T.
Droubay
,
T.
Kaspar
, and
M.
Gutowski
,
J. Vac. Sci. Technol. B
22
,
2205
(
2004
).
27.
S.
Miyazaki
,
Appl. Surf. Sci.
190
,
66
(
2002
).
28.
H.
Jin
,
S.
Oh
,
H.
Kang
, and
M.
Cho
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
122901
(
2006
).
29.
B.
Rafferty
and
L.
Brown
,
Phys. Rev. B
58
,
10326
(
1998
).
30.
M.
Cheynet
,
S.
Pokrant
,
F.
Techelaar
, and
J.
Rouviere
,
J. Appl. Phys.
101
,
54101
(
2007
).
31.
N.
Ikarashi
and
K.
Manabe
,
J. Appl. Phys.
94
,
480
(
2003
).
32.
S.
Toyoda
,
J.
Okabayashi
,
H.
Kumigashira
,
M.
Oshima
,
K.
Ono
,
M.
Niwa
,
K.
Usuda
, and
N.
Hirashita
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
5449
(
2003
).
33.
J.
Tauc
,
A.
Menth
, and
D.
Wood
,
Phys. Rev. Lett.
25
,
749
(
1970
).
34.
T.
Mok
and
S.
O’Leary
,
J. Appl. Phys.
102
,
113525
(
2007
).
35.
S.
Charvet
,
R.
Madelon
,
F.
Gourbilleau
, and
R.
Rizk
,
J. Appl. Phys.
85
,
4032
(
1999
).
36.
E.
Bersch
,
M.
Di
,
S.
Consiglio
,
R.
Clark
,
G.
Leusink
, and
A.
Diebold
,
J. Appl. Phys.
107
,
43702
(
2010
).
37.
T.
Barr
,
J. Vac. Sci. Technol. A
7
,
1677
(
1989
).
38.
O.
Ekiz
,
K.
Mizrak
, and
A.
Dana
,
ACS Nano
4
,
1851
(
2010
).
39.
J.
Demuth
,
W.
Thompson
,
N.
DiNardo
, and
R.
Imbihl
,
Phys. Rev. Lett.
56
,
1408
(
1986
).
40.
J.
Long
and
V.
Bermudez
,
Phys. Rev. B
66
,
121308
(
2002
).
41.
P.
Finetti
,
M.
Caffio
,
B.
Cortigiani
,
A.
Atrei
, and
G.
Rovida
,
Surf. Sci.
602
,
1101
(
2008
).
42.
T.
Jaouen
,
G.
Jezequel
,
G.
Delhaye
,
B.
Lepine
,
P.
Turban
, and
P.
Schieffer
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
232104
(
2010
).
43.
P.
Snijders
,
L.
Jeurgens
, and
W.
Sloof
,
Surf. Sci.
496
,
97
(
2002
).
44.
M.
Yoshitake
,
W.
Song
,
J.
Libra
,
K.
Masek
,
F.
Sutara
,
V.
Matolin
, and
K.
Prince
,
Appl. Surf. Sci.
256
,
3051
(
2010
).
45.
K.
Mui
,
D.
Basa
,
F.
Smith
, and
R.
Corderman
,
Phys. Rev. B
35
,
8089
(
1987
).
46.
T.
Rajagopalan
,
X.
Wang
,
B.
Lahlouh
,
C.
Ramkumar
,
P.
Dutta
, and
S.
Gangopadhyay
,
J. Appl. Phys.
94
,
5252
(
2003
).
47.
S.
Kerdiles
,
R.
Madelon
, and
R.
Rizk
,
Appl. Surf. Sci.
184
,
150
(
2001
).
48.
K.
Kamata
,
Y.
Maeda
, and
M.
Moriyama
,
J. Mater. Sci.
5
,
1051
(
1986
).
49.
S.
Hasegawa
,
M.
Matsuda
, and
Y.
Kurata
,
Appl. Phys. Lett.
58
,
741
(
1991
).
50.
A.
Iqbal
,
W.
Jackson
,
C.
Tsai
,
J.
Allen
, and
C.
Bates
,
J. Appl. Phys.
61
,
2947
(
1987
).
51.
S.
Ren
and
W.
Ching
,
Phys. Rev. B
23
,
5454
(
1981
).
52.
E.
Ferreira
and
C.
da Silva
,
Phys. Rev. B
32
,
8332
(
1985
).
53.
G.
Pacchioni
and
D.
Erbetta
,
Phys. Rev. B
60
,
12617
(
1999
).
54.
J.
Justo
,
F.
Mota
, and
A.
Fazzio
,
Phys. Rev. B
65
,
732202
(
2002
).
55.
R.
Karcher
,
L.
Ley
, and
R.
Johnson
,
Phys. Rev. B
30
,
1896
(
1984
).
56.
J.
Roberston
,
Philos. Mag. B
66
,
615
(
1992
).
57.
V.
Ivashchenko
,
P.
Turchi
,
V.
Shevchenko
,
L.
Ivashchenko
, and
G.
Rusakov
,
J. Phys Condens. Matter
15
,
4119
(
2003
).
58.
L.
Kubler
,
R.
Haug
,
E.
Hill
,
D.
Bolmont
, and
G.
Gewinner
,
J. Vac. Sci. Technol. A
4
,
2323
(
1986
).
59.
L.
Porte
,
J. Appl. Phys.
60
,
635
(
1986
).
60.
T.
Parrill
and
V.
Bermudez
,
Sol. State Commun.
63
,
231
(
1987
).
61.
S.
King
,
M.
Benjamin
,
R.
Nemanich
,
R.
Davis
, and
W.
Lambrecht
,
MRS Symp. Proc.
395
,
375
(
1996
).
62.
R.
Fang
and
L.
Ley
,
Phys. Rev. B
40
,
3818
(
1989
).
63.
E.
Evangelisti
,
P.
Fiorini
,
C.
Giovannella
,
F.
Patella
,
P.
Perfetti
,
C.
Quaresima
, and
M.
Capozi
,
Appl. Phys. Lett.
44
,
764
(
1984
).
64.
Y.
Katayama
,
T.
Shimada
,
T.
Uda
, and
K.
Kobayashi
,
J. Non-Cryst. Solids
59
,
561
(
1983
).
65.
J.
Kohlscheen
,
Y.
Emirov
,
M.
Beerbom
,
J.
Wolan
,
S.
Saddow
,
G.
Chung
,
M.
MacMillan
, and
R.
Schlaf
,
J. Appl. Phys.
94
,
3931
(
2003
).
66.
B.
Zhang
,
G.
Sun
,
Y.
Guo
,
P.
Zhang
,
R.
Zhang
,
H.
Fan
,
X.
Liu
,
S.
Yang
,
Q.
Zhu
, and
Z.
Wang
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
242107
(
2008
).
67.
M.
O’Brien
,
C.
Koitzsch
, and
R.
Nemanich
,
J. Vac. Sci. Technol. B
18
,
1776
(
2000
).
68.
S.
King
,
R.
Davis
,
C.
Ronning
, and
R.
Nemanich
,
J. Electron. Mater.
28
,
L34
(
1999
).
69.
V.
Bermudez
,
J. Appl. Phys.
63
,
4951
(
1988
).
71.
M.
Aboelfotoh
,
C.
Frojdh
, and
C.
Petersson
,
Phys. Rev. B
67
,
75312
(
2003
).
72.
T.
Suezaki
,
K.
Kawahito
,
T.
Hatayama
,
Y.
Uraoka
, and
T.
Fuyuki
,
Jpn. J. Appl. Phys.
40
,
L43
(
2001
).
73.
I.
Dontas
,
S.
Ladas
, and
S.
Kennou
,
Diamond Relat. Mater.
12
,
1209
(
2003
).
74.
A.
Flannery
,
N.
Mourlas
,
C.
Storment
,
S.
Tsai
,
S.
Tan
,
J.
Heck
,
D.
Monk
,
T.
Kim
,
B.
Gogoi
, and
G.
Kovacs
,
Sens. Actuators, A
70
,
48
(
1998
).
75.
M.
Baklanov
,
K.
Mogilnikov
, and
Q.
Le
,
Microelectron. Eng.
83
,
2287
(
2006
).
76.
Z.
An
,
M.
Hirai
,
M.
Kusaka
,
T.
Saitoh
, and
M.
Iwami
,
Jpn. J. Appl. Phys.
40
,
1927
(
2001
).
77.
D.
DiMaria
and
P.
Arnett
,
Appl. Phys. Lett.
26
,
711
(
1975
).
78.
Z.
Weinberg
and
R.
Pollak
,
Appl. Phys. Lett.
27
,
254
(
1975
).
79.
S.
Sze
,
J. Appl. Phys.
38
,
2951
(
1967
).
80.
J.
Waldrop
,
J. Appl. Phys.
75
,
4548
(
1994
).
81.
S.
Hagen
,
J. Appl. Phys.
39
,
1458
(
1968
).
83.
K.
Tracy
,
P.
Hartlieb
,
S.
Einfeldt
,
R.
Davis
,
E.
Hurt
, and
R.
Nemanich
,
J. Appl. Phys.
84
,
3939
(
2003
).
84.
B.
Liu
,
K.
Xu
,
Z.
Song
, and
T.
Bell
,
J. Appl. Phys.
102
,
76108
(
2007
).
85.
B.
Wiegand
,
S.
Lohokare
, and
R.
Nuzzo
,
J. Phys. Chem.
97
,
11553
(
1993
).
86.
A.
Vairagar
,
Z.
Gan
,
W.
Shao
,
S.
Mhaisalkar
,
H.
Li
,
K.
Tu
,
Z.
Chen
,
E.
Zschech
,
H.
Engelmann
, and
S.
Zhang
,
J. Electrochem. Soc.
153
,
G840
(
2006
).
87.
M.
Spencer
and
G.
Nyberg
,
Surf. Sci.
543
,
162
(
2003
).
88.
P.
Liu
,
T.
Chang
,
Y.
Yang
,
Y.
Cheng
, and
S.
Sze
,
IEEE T. Electron. Dev.
47
,
1733
(
2000
).
You do not currently have access to this content.