Abstract
Amorphous Ti-Si-N films of approximately 200 and 650 thickness were reactively sputtered on Si wafers using a dc magnetron sputtering system at various $N_2$/Ar flow ratios. Their barrier properties between Cu (750 ) and Si were investigated by using sheet resistance measurements, XRD, SEM, RBS, and AES depth profiling focused on the effect of the nitrogen content in Ti-Si-N thin film on the Ti-Si-N barrier properties. As the nitrogen content increases, first the failure temperature tends to increase up to 46 % and then decrease. Barrier failure seems to occur by the diffusion of Cu into the Si substrate to form Cu$_3$Si, since no other X- ray diffraction intensity peak (for example, that for titanium silicide) than Cu and Cu$_3$Si Peaks appears up to 80$0^{\circ}C$. The optimal composition of Ti-Si-N in this study is $Ti_{29}$Si$_{25}$N$_{46}$. The failure temperatures of the $Ti_{29}$Si$_{25}$N$_{465}$ barrier layers 200 and 650 thick are 650 and $700^{\circ}C$, respectively.ely.
본 실험에서는 반응성 스퍼터링법으로 $N_2$/Ar 유속비를 달리하여 약 200 과 650 두께의 비정질 Ti-Si-N막을 증착한 후 Cu (750 )와 Si사이의 barrier 특성을 면저항측정, XRD, SEM, RBS 그리고 Ti-Si-N막에서 질소 함량의 영향에 초점을 둔 ABS depth profiling 등의 분석방법을 통해 조사되었다. 질소 함량이 증가함에 따라 처음에는 불량 온도가 46%까지 증가하다가 그 이상에서는 감소하는 경향을 보였다. 650 의 Ti-Si-N barrier막을 80$0^{\circ}C$에서 열처리 후에는 Cu$_3$Si 피크만 관찰될 뿐 Cu피크는 거의 완전히 사라졌으므로 Barrier 불량기구는 Cu$_3$Si상을 형성하기 위해 Si 기판내로의 Cu의 확산에 의해 일어난 것으로 보인다. 본 실험에서 Ti-Si-N의 최적 조성은 $Ti_{29}$Si$_{25}$N$_{46}$이었다. 200 과 650 두께의 $Ti_{29}$Si$_{25}$N$_{46}$ barrier 층의 불량온도는 각각 $650^{\circ}C$와 $700^{\circ}C$이었다.이었다.
