面向先进互连应用的 Al$_3$Sc 薄膜

我们研究了组分围绕 Al$_3$Sc ($x$ = 0.75) 的 Al$_x$Sc$_{1-x}$ 薄膜，以探索其作为互连金属化的潜在应用。所沉积的 25 nm 厚薄膜为非晶态（经 X 射线表征），但在 190{\deg}C 结晶，随后在 440{\deg}C 发生再结晶。在 500{\deg}C 退火后，24 nm 厚的化学计量比 Al$_3$Sc 显示出 12.6 $\mu\Omega$cm 的电阻率，其受限因素为晶界散射与点缺陷（无序）散射的共同作用。结合第一性原理计算（发现化学计量比 Al$_3$Sc 中载流子平均自由程为 7 nm），这些结果表明 Al$_3$Sc 在未来互连金属化方案中具应用前景。仍需应对的挑战包括最小化次生相的形成，以及控制非化学计量比表面氧化和与下层电介质的界面反应。