stringtranslate.com

Нитрид тантала

Нитрид тантала (TaN) — химическое соединение , нитрид тантала . Существует множество фаз соединений, стехиметрически от Ta 2 N до Ta 3 N 5 , включая TaN.

Тонкая пленка TaN находит применение в качестве диффузионного барьера и изолирующего слоя между медными межсоединениями на задней стороне компьютерных чипов. Нитриды тантала также используются в тонкопленочных резисторах.

Фазовая диаграмма

Система тантал- азот включает несколько состояний, включая твердый раствор азота в тантале, а также несколько нитридных фаз, которые могут отличаться от ожидаемой стехиометрии из-за вакансий в решетке. [1] Отжиг богатого азотом «TaN» может привести к превращению в двухфазную смесь TaN и Ta 5 N 6 . [1]

Ta 5 N 6 считается более термически стабильным соединением, хотя он разлагается в вакууме при 2500 °C до Ta 2 N. [1] Сообщалось о разложении в вакууме из Ta 3 N 5 через Ta 4 N 5 , Ta 5 N 6 , ε-TaN, до Ta 2 N. [2]

Подготовка

TaN часто готовят в виде тонких пленок. Методы нанесения пленок включают ВЧ-магнетронно-реактивное распыление, [3] [4] Распыление постоянным током (DC) , [5] Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) посредством «сжигания» порошка тантала в азоте, [ 1] металлоорганическое химическое осаждение из паровой фазы при низком давлении (LP-MOCVD), [6] ионно-лучевое осаждение (IBAD), [7] и электронно-лучевое испарение тантала совместно с высокоэнергетическими ионами азота. [8]

В зависимости от относительного количества N 2 осажденная пленка может изменяться от (ГЦК) TaN до (гексагональной) Ta 2 N по мере уменьшения содержания азота. [4] Также сообщалось о множестве других фаз в результате осаждения, включая ОЦК и гексагональный TaN; шестиугольный Та 5 N 6 ; тетрагональный Та 4 N 5 ; ромбический Ta 6 N 2,5 , Ta 4 N или Ta ​​3 N 5 . [4] Электрические свойства пленок TaN варьируются от металлических проводников до изоляторов в зависимости от относительного соотношения азота, при этом пленки, богатые N, обладают более высоким сопротивлением. [9]

Использование

Иногда его используют в производстве интегральных схем для создания диффузионного барьера или «клеевых» слоев между медью или другими проводящими металлами. В случае обработки BEOL (около 20 нм ) медь сначала покрывают танталом, затем TaN с использованием физического осаждения из паровой фазы (PVD); эта медь с барьерным покрытием затем покрывается дополнительным количеством меди с помощью PVD и заполняется медью с электролитическим покрытием перед механической обработкой (шлифовкой/полировкой). [10]

Он также находит применение в тонкопленочных резисторах . [3] Он имеет преимущество перед нихромовыми резисторами в том, что образует пассивирующую оксидную пленку, устойчивую к влаге. [11]

Рекомендации

  1. ^ abcd Боровинская, Инна П. (2017). «Нитрид Тантала». Краткая энциклопедия самораспространяющегося высокотемпературного синтеза - история, теория, технология и продукты . стр. 370–371. дои : 10.1016/B978-0-12-804173-4.00150-2. ISBN 9780128041734.
  2. ^ Терао, Нобузо (1971), «Структура нитридов тантала», Японский журнал прикладной физики , 10 (2): 248–259, Bibcode : 1971JaJAP..10..248T, doi : 10.1143/JJAP.10.248, S2CID  122356023
  3. ^ ab Акаши, Терухиса (2005), «Изготовление тонкопленочного резистора из нитрида тантала с малоизменчивым сопротивлением», IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines , 125 (4): 182–187, Bibcode : 2005IJTSM.125. .182A, doi : 10.1541/ieejsmas.125.182
  4. ^ abc Заман, Анна; Мелетис, Эфстатиос И. (23 ноября 2017 г.), «Микроструктура и механические свойства тонких пленок TaN, полученных методом реактивного магнетронного распыления», Coatings , 7 (12): 209, doi : 10.3390/coatings7120209
  5. ^ Лима, Лукас; Морейраа, Милена Д.; Чолдин, Фред; Диниза, Хосе Александр; Дои, Иошиаки (2010), «Нитрид тантала как перспективный затворный электрод для МОП-технологии», ECS Trans. , 31 (1): 319–325, Бибкод : 2010ECSTr..31a.319L, doi : 10.1149/1.3474175, S2CID  97901262
  6. ^ Цай, МХ; Сан, SC (1995), "Металорганическое химическое осаждение нитрида тантала из паровой фазы третбутилимидотрис(диэтиламидо)танталом для продвинутой металлизации", Appl. Физ. Летт. , 67 (8): 1128, Бибкод : 1995ApPhL..67.1128T, номер документа : 10.1063/1.114983
  7. ^ Баба, К.; Хатада, Р.; Удо, К.; Ясуда, К. (2 мая 1997 г.), «Структура и свойства пленок NbN и TaN, полученных методом ионно-лучевого осаждения», Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях, раздел B: Взаимодействие пучка с материалами и атомами , 127–128: 841– 845, Бибкод : 1997NIMPB.127..841B, номер документа : 10.1016/S0168-583X(97)00018-9
  8. ^ Энсингер, В.; Киучи, М.; Сато, М. (1995), «Низкотемпературное образование метастабильного кубического нитрида тантала путем конденсации металла при ионном облучении», Journal of Applied Physics , 77 (12): 6630, Bibcode : 1995JAP....77.6630E, doi : 10.1063/1.359073
  9. ^ Ким, Деок Ки; Ли, Хон; Ким, Донхван; Ким, Янг Кеун (октябрь 2005 г.), «Электрические и механические свойства тонких пленок нитрида тантала, нанесенных реактивным распылением», Journal of Crystal Growth , 283 (3–4): 404–408, Bibcode : 2005JCrGr.283..404K, дои : 10.1016/j.jcrysgro.2005.06.017
  10. ^ ЛаПедус, Марк (26 июня 2012 г.), «Вызовы для межсоединения», semiengineering.com
  11. ^ Ликари, Джеймс Дж.; Энлоу, Леонард Р. (1998), Справочник по технологии гибридных микросхем (2-е изд.), Noyes Publications, § 2.5 Характеристики резисторов из нитрида тантала, стр. 83-4