Abstract
隨著積體電路尺寸的縮小，內連線的製程必須達到深次微米的要求。因此，微毫孔沉積技術在積體電路上的應用變成相當的重要，尤其是在高深寬比及無孔隙沉積方面。1997年IBM公司公開發表製作出第一片以銅為內連線的積體電路，來取代傳統的鋁製程。然而銅金屬具有易擴散到介電層的缺點，會造成元件的漏電。因此必須要在銅層與介電層之間再加上一層擴散阻擋層，來避免這個問題的產生。目前工業上擴散阻擋層主要的材料是以TiN或是TaN為主。此擴散阻擋層與鍍銅後的銅層附著力不佳，因此通常會以PVD或是CVD的方式先沉積一層晶種層(Seed Layer)。這種方法較為複雜且昂貴，而置換反應則是提供另一種較簡單的方式來沉積晶種層。本論文主要分成兩個部分來討論。第一部分是對於經置換反應後，Pd沉積在擴散阻擋層-TaN的機構研究。我們利用XRD與EDX對於反應前後的固體粉末做定性分析，確立了置換反應後會有Pd的生成。在反應液部分，則是利用UV與F-NMR來分析，結果顯示Pd離子會與F-形成金屬的錯化合離子，在與TaN做置換反應之後，TaN會被氧化成TaF6-，而Pd錯化合離子則會被還原成Pd沉積在阻擋層的表面。定量分析方面，ICP-AES的結果顯示1莫耳的Pd離子參與反應，會有6莫耳的Ta離子生成。藉由上述的結果與討論，可以推導出完整的置換反應方程式。第二部分是控制置換在阻擋層上Pd顆粒的大小，使其能夠在TaN阻擋層表面有效的以置換作用鍍上一層可以為IC製程銅內連線所需的Pd，以作為後續鍍銅之種層。使用的方法為改變不同的反應參數:(1)反應溫度(2)反應時間(3)適當的添加劑(4)反應移入超音波震盪器內進行(不同的功率)。適當的溫度(60OC)和振盪強度(60w)，則可以誘使沉積在擋層上的Pd層形成豐富的結晶核並且可以控制Pd的大小約15-20nm。