Abstract
本論文研究探討以離子金屬電漿沈積法（IMP）製作鉭及（TaNx）氮化鉭薄膜作為銅矽之間的擴散障礙層。實驗以（100）矽晶生長1.2微米之二氧化矽，並以蝕刻法挖出大小不一之溝渠，之後依序鍍上25奈米擴散障礙層及150奈米之銅。研究以場發射穿透式電子顯微鏡（FEGTEM）、X光能譜散射儀（XEDS）、及能量過濾器（GIF）進行分析。實驗結果顯示鉭薄膜為微晶β-鉭和非晶鉭的混合，而（TaNx）氮化鉭則為微晶β-鉭、BCC-鉭、及Ta2N氮化二鉭與非晶的混合。未退火試片在鉭與銅之間存在一層氧化鉭，而（TaNx）氮化鉭與銅之間亦有一層氮氧化鉭，而且此氧化層隨著退火溫度升高而有增厚的趨勢。 同樣於氬氣30分鐘退火，以鉭作為銅矽之間擴散障礙層在400℃，（TaNx）氮化鉭則為550℃失效。而在銅/擴散障礙層/二氧化矽/矽即使在600℃退火亦未有失效的現象。在失效後，以鉭為擴散障礙層在400∼500℃退火後以η〞Cu3Si為主，僅有少部分矽化銅氧化的情形發生，但在600℃不論是氬氣或是低真空退火，矽化銅氧化的情況皆相當嚴重，而矽化鉭僅在600℃退火後發現，顯示其生成並不是失效的原因。而（TaNx）氮化鉭在失效後雖亦以η〞Cu3Si為主，但在550℃退火後同時亦發現有少量的η′Cu3Si，600℃退火後不論何種退火氣氛，矽化銅氧化情形亦較為嚴重。實驗中並未發現有矽化鉭的生成，但（TaNx）氮化鉭薄膜中Ta2N氮化二鉭晶粒成長而提供銅由Ta2N氮化二鉭晶界快速擴散路徑應為其失效之主因。