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.

(Ti,Al)N films have been grown onto Si(100) by d.c.
reativemagnetron sputtering from a titanium-aluminum alloy
target atdifferent nitrogen partial pressure. (Ti,Al)N films
about100nm thick were used as diffusion barriers between
siliconsubstrates and thin copper films. Sheet resistance
measurement,scanning electron microscopy and Auger electron
spectropy indicated the absence of the interdiffusion and
structrual change for unpatterned Si/TiAlN/Cu samples annealing
from 400C to 700C in H2 for 30 min.