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近二十年來工程師與科學家持續地研究各種薄膜與薄膜間以及薄膜
與半導體間的擴散或反應,試圖找出適當的材料防止或減緩材料間的擴散
或反應 ,因此,擴散障礙層之研究成為積體電路中的重要課題之一.本研究
乃探討以反應濺鍍TiAlN薄膜做為銅矽間擴散障礙層的可行性. 以不同的
製程參數濺鍍TiAlN薄膜, 測量其組織電阻係數 微觀結構, 以評估經熱處
理後對金屬層銅的阻擴散能力 在TiAlN薄膜製程研究中,經過X-ray分
析可知隨基板偏壓的上升TiAlN薄膜會傾向於(111)織構(texture)組織;
在微結構的觀察中隨著氮氣流量的增加, 晶粒有逐漸變大的趨勢, 此現象
主要與被濺鍍出來的粒子沉積到基材所帶的能量有觀. 在基板偏壓的研究
中, 實驗結果發現, 施加適當的偏壓能有效的促進沉積粒子的移動率(
mobility), 使得在相同的氮氣流量下, 施加較高偏壓的薄膜晶粒微觀結
構較大. 在TiAlN之薄膜電阻實驗中, 隨著氮氣流量的增加電阻係數逐漸
下降, 這與薄膜的組織,微結構及成份有關. 實驗中並跟據前面之研究
結果選擇適當的氮氣流量(8sccm)及 基板偏壓(-80V), 並施以熱處理
評估薄膜對金屬銅的阻擴散能力發現經過熱處溫度700 C熱處裡後, 銅表
面 片電阻量測及AES縱深元素成份分析的結果顯示銅矽間並無擴散反應的
發生, 因此, 當熱處理溫度低於700C時, 以TiAlN薄膜做為銅矽間擴散障
礙層可有效阻止擴散反應的發生.
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