Abstract
半導體產業在邁入21世紀後，超大型積體電路( Ultra Large Scale Integration )的技術發展日益進步，為了增加元件的封裝密度與提高電路訊號傳輸速度，元件製程技術已由原先的次微米，演進到目前的深次微米( Deep sub-micron )，金屬製程也進展到六層金屬系統以上，在電阻率的要求上因銅金屬具有較小的電阻率( 約1.6□□-cm，鋁約2.7□□-cm )，可以降低RC Time Delay，增加元件的操作速度；以及較佳的抗電遷移(electro-migration)的能力，提高元件的可靠度，已儼然成為內層金屬連線的主流。但是，電路積集度的提高，最小特徵尺寸(Minimun Feature Size)縮小，在金屬製程之中，如何成功的填充高深寬比(high aspect ratio)之contact 與via hole便是一大挑戰。 本論文主要利用自行組裝開發低壓化學器相沈積TaN，以熱壁式RTA爐管為反應腔，使用TaBr5與NH3為反應源，Ar作為攜帶氣體在低壓成長TaN薄膜。將所製作CVD TaN薄膜利用四點探針( Four Point Probe )、 X光繞射儀( XRD )、 Auger 電子能譜( AES )、 掃描式電子顯微鏡(SEM)、二次離子質譜儀分析(SIMS)等量測分析儀器來量測LPCVD TaN 的薄膜性質，以找尋最佳的鍍膜條件；另外將LPCVD TaN 薄膜應用在銅擴散阻障層的製程整合上，研究Cu (5000 Å) / TaN (300~400 Å) / SiO2 (1290 Å) / Si的高頻電容電壓特性，來瞭解薄膜擴散阻障能力的熱穩定性；除此之外，我們亦將濺鍍TaSi薄膜做上述之薄膜特性分析，瞭解薄膜特性，並作Cu (5000 Å) / TaSi (300 Å) / SiO2 (1290 Å) / Si的電容結構，量測高頻電容電壓特性。 在LPCVD TaN 薄膜方面，由XRD看出主要呈現為Ta3N5的晶相，沈積溫度較高者具有較低的電阻率( 528~700 □□-cm )；阻障效果上，450℃所成長的CVD TaN薄膜N / Ta=0.3，於高頻電容量測上具有450℃的熱穩定性。 在Sputter TaSi 薄膜方面，由HRTEM可看出，as-deposit之薄膜有Ta-rich cluster之nano-structure，其晶粒大小為5nm，電阻率為200 □□-cm，以300 Å TaSi在熱穩定的研究上，具有450℃的熱穩定性。