以濺鍍方式沉積鎢-矽-氮擴散障礙層在銅金屬化應用上之研究

Abstract

在本論文中，我們分別研究以反應式濺鍍法濺射W5Si3 和WSi2靶製成WSi(N)膜在銅 金屬化上之應用。發現在銅擴散障礙層的影響因素不僅僅是厚度，其薄膜結構的變 化亦是因素之一。而非結晶性結構的WSiN被發現是介於銅及矽之間最有效的阻擋層 。本實驗分別利用測量其漏電程度，並使用X 光繞射、二次離子質譜儀、掃瞄式電 子顯微鏡以利觀察其實驗變化。 在以濺鍍方式沉積鎢- 矽 -氮化合物的研究中，我們探討在各種不同的氮含量下， 薄膜的物性與電性對與退火處理後的熱穩定性之影響，並成功地找出最佳化的沉積 條件。在最佳條件下，從W5Si3 靶所得的60奈米厚的鎢- 矽 -氮擴散障礙層對銅的 熱穩定度可達攝氏650 度; 相同最佳條件下，從WSi2靶所得的60奈米厚的鎢- 矽 - 氮擴散障礙層對銅的熱穩定度更可達攝氏700 度。原因在於矽原子的摻入增加，使 的結晶溫度上升，也同時降低了銅在晶界的擴散。