Korean Journal of Materials Research, Vol.11, No.3, 215-220, March, 2001
Cu와 Si간의 확산방지막으로서의 Ti-Si-N에 관한 연구
Thermal Stability of Ti-Si-N as a Diffusion Barrier
초록
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 ? 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 650도씨와 700도씨 이었다.
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 ? 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 ? C , respectively.
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