Abstract
本論文主要目的在研究不同金屬材料與銅薄膜於接面處發生的surface scattering。銅薄膜的上層與下層分別被不同金屬材料覆蓋後，使用四點探針量測薄膜的片電阻。最後把銅電阻率對銅薄膜厚度倒數做圖，我們可以得到surface scattering, grain boundary scattering 與銅bulk本身對電阻率之貢獻比重。 首先，使用物理濺鍍的方式製做樣品。樣品是由三層金屬薄膜組成。第一層金屬膜為銅的擴散阻障層，使用的材料包括Ta, TaN, TaSi, Ti, Cr, Mo 與 W。第二層金屬膜為銅，厚度範圍為31~305nm。第三層金屬膜之材料與第一層金屬膜相同。製做完銅薄膜後，使用AFM量測其表面之surface roughness。接下來，由銅膜的片電阻可以推算其電阻率，由surface roughness可以估計銅晶粒大小。最後把銅電阻率對銅薄膜厚度倒數做圖。為確保所有討論的樣品中，grain boundary scattering對電阻率的貢獻皆相同，所有樣品依晶粒大小被分為二類，即晶粒120nm樣品與晶粒90nm樣品。圖中的每一個樣品，皆有大小接近之晶粒與相同的擴散阻障層材料。本論文中，由銅電阻率對銅薄膜厚度倒數關係圖的直線斜率可以得到p值(specularity parameter)，我們得到Mo的p值為0.73~0.75，TaSi的p值為0.74，TaN的p值為0.70，Ta的p值為0.58~0.60。以減少surface scattering的觀點而言，Mo提供最佳的擴散阻障層/銅接面，其次依序為TaSi, TaN與Ta。與其它實實驗之p值比較起來，本實驗之p值比較高。因此，我們成功製造出低surface scattering之擴散阻障層/銅界面。此外，由圖中的截距可以得到R值(reflectivity coefficient)，其範圍為0.59~0.62，也比其它實驗的數值高。