在实际应用中，由于阻挡层材料的种类众多，因此，对于不同的阻挡层材料的分类方法也不尽相同。

按照材料特性可分为： 

(1)介质阻挡层，如A1203、SiN。一般情况下，利用用高密度等离子体方法淀积得到致密的,应力很低的薄膜； 

(2)合金阻挡材料，如相关的Ta的一些合金材料的阻挡层材料；

(3)导电阻挡层，一般由难溶金属和相关的化合物组成，像，Ta，Mo；

合金阻挡材料，如相关的Ta的一些合金材料的阻挡层；

    按照功能应用分可分为： 

(1)金属—固体阻挡层； 

(2)金属—周围环境阻挡层。 

    按照作用方式可分为：

(1)消耗型阻挡层：利用阻挡层和相接材料发生反应，以此来尽量阻止Cu的扩散。这种阻挡层的局限性很大，一旦阻挡层厚度不够，很难达到预期效果。

(2)阻塞型阻挡层：这种阻挡层很稳定，特别是热稳定性很高。在扩散通道处，利用微小的原子、分子起阻挡作用。

(3)非晶型阻挡层：由于非晶体结构的材料不存在晶界，所以它的隔绝阻挡效果非常明显。然而，一般来说，人工的非晶态物质不够稳定，所以在特定温度下发生重结晶现象后，就不存在阻挡作用了。

图2-2 消耗型、阻塞型、非晶型阻挡层示意图

（1）消耗型阻挡层：这种类型的阻挡层会和其接触的材料发生一定程度的反应。这种反应的产物能在一定程度上阻断继续扩散的通道，三元体系就是以Pd和Au的互相扩散来阻挡Ti进入Au的。但可以想象，如果阻挡层不够厚，则上下两层之间的大量扩散就成为可能，因此随着集成度的提高，这种阻挡层的可靠性正在受到考验。

（2）阻塞型阻挡层：这种类型的阻挡层和上下两层之间不发生反应，热稳定性高，同时在扩散通道处最好能有原子或者分子填塞，或本身晶粒较小，堆积较密，起到有效的阻挡作用。

（3）非晶型阻挡层：非晶结构有明显的优势，即没有晶粒间界这样的快速通道可通过，因而阻挡效果非常理想。被人为制备成非晶态的多晶是出于非稳定状态的物质形式，在一定温度之后会发生重结晶，其阻挡优势不复存在

2 Cu沉淀技术的研究

Cu沉淀技术作为Cu互连技术中至关重要的一环，其技术的发展将直接决定沉积所得到Cu的电阻率大小和抗电迁移能力能不能达到要求。所以一直以来，对于Cu沉淀技术的研究一直都是集成电路行业关注的又一个焦点。在这其中，主要的难点集中在使沉积出来的Cu晶粒较大的同时，减少产生的空洞和缺陷[3]。最常规的沉淀技术包括PVD，CVD，ALD等[11]。

相比较来说，电化学电镀法具有一定的优点。首先，沉淀工艺的成本比较低。其次，得到的Cu的晶粒足够大，而且沉淀的温度也比较低。因此，新世纪以来，这种方法被大规模普及。

受电场终端效应影响，在电化学镀Cu技术中，关于镀层Si片级均匀性的研究是十分重要的[12]。电流从Cu层上流过时，会产生压降。这会直接导致Cu的沉淀速率不均。最明显的结果就是，Si片中心的Cu层要比边缘的薄。随着硅圆越做越大，这种现象带来的损失也越来越明显。为了解决这个问题，相关研究人员提出了很多方法。比如，在正负电极之间加一块挡板，以此来增加边沿处电流的路径，这样在一定程度上会使得电流密度变得更加均匀。

在实际生产中，电镀液的流量和添加剂也会直接影响镀层的分布情况。随着技术的进步，高宽比进一步变大，为了满足这种变化，需要镀液具有很强的填充能力。所以，需要对镀液的成分不断改进。