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研究生： 黃彥璋
Yen-Jang Huang
論文名稱： 基材溫度對化學氣相沈積銅膜應力行為之影響
指導教授： 周卓煇
Jow-Huei Jou
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 材料科學工程學系
Materials Science and Engineering
論文出版年： 2004
畢業學年度： 92
語文別： 中文
論文頁數： 88
中文關鍵詞： 化學氣相沈積法 、基材溫度 、擴散阻礙層 、濺鍍法 、真空彎柄儀 、掃瞄式電子顯微鏡 、X光繞射儀
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    • 本論文主要探討以化學氣相沈積法(Chemical Vapor Deposition, CVD)，於不同基材溫度所製備之銅膜，鍍覆在鍍有擴散阻礙層TaN（Tantalum Nitride）的矽基材上之應力行為。其次探討化學氣相沈積銅膜，其鍍覆在矽與鍍有擴散阻礙層的矽基材上之應力行為。其中擴散阻礙層為Ta（Tantalum）、TaN與TiN（Titanium Nitride），其乃以濺鍍法(Sputtering)製備；應力量測儀器為真空彎柄儀(Bending Beam Apparatus)，薄膜之表面結構使用掃瞄式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)觀察，薄膜之結晶結構使用X光繞射儀(X-ray Diffractometer, XRD)測定。

    目錄 摘要….………………………………………………...............Ⅱ 目錄……………………………………………………………...…...Ⅴ 表目錄……………………………………………………………......Ⅸ 圖目錄……………………………………..…….………………..….Ⅹ 壹、簡介……………………………………..………………..1 貳、文獻回顧……………………………………………………….....4 2-1 薄膜應力……………………………………………………......4 2-1-1 理論……………………………………………..…………….. 4 2-1-2 彎柄儀技術…………………………..……………………….. 5 2-1-3 金屬薄膜在基材上之應力……………………..…………….. 5 2-2 溫度對薄膜本質應力的影響……………………..……….………7 2-3 銅/矽介面化合物的生成…………………………………………..8 2-4 利用熱應力變化量測薄膜的熱機械性質…………………….…..8 參、理論與原理..…………………………..…………………………11 3-1 濺鍍原理…………………………………………………………..11 3-2 化學氣相沉積原理…………………………………………………13 3-3 薄膜應力量測理論..……………….…………………………… 14 3-3-1 基本平衡公式………..…………………..……………….… 14 3-3-2 二層結構應力理論…………..…………………..……….… 16 3-3-3三層薄膜應力公式……………………..……………...……. 18 3-3-4 彎柄儀量測基材的彎曲半徑……………...…….…….…… 20 3-3-4.1 絕對彎曲半徑量測…………………………..………...… 21 3-3-4.2 相對彎曲半徑量測………………………………..…...… 21 3-3-5多層結構應力理論………………..……………….…..….… 23 肆、實驗部分…………………………………………………..….… 28 4-1 試片的製備.……………………………………………………… 28 4-1-1擴散阻礙層Ta、TaN及TiN薄膜之製備………………………28 4-1-2化學氣相沉積銅膜之製備……………………………..…..… 29 4-1-3銅/擴散阻礙層/矽 三層結構試片之製備…………….…..… 30 4-2 彎柄儀實驗.……………………………………………………… 30 4-3 掃瞄式電子顯微鏡實驗…………………………………………. 30 4-4 X光繞射實驗..…………………………………………………. 31 伍、結果與討論..……………………………………………………. 32 5-1 擴散阻礙層薄膜在矽基材上之應力行為…………………...… 32 5-1-1 Ta薄膜在矽基材上之應力行為……………………...……… 32 5-1-2 TaN薄膜在矽基材上之應力行為…………………………… 33 5-1-2 TiN薄膜在矽基材上之應力行為……………………….…… 34 5-2化學氣相沈積銅膜在矽基材上之應力行為………………………36 5-3化學氣相沈積銅膜在Cu/diffusion barrier/Si三層結構中之應力行為……………..……………………………………………………..37 5-3-1化學氣相沈積銅膜在Cu / Ta / Si三層結構中之應力行為….37 5-3-2 化學氣相沈積銅膜在Cu / TaN / Si三層結構中之應力行為. …………………………………………………………….39 5-3-3化學氣相沈積銅膜在Cu/TiN/Si三層結構中之應力行為.…………………………………………………….…….….40 5-4 擴散阻礙層對化學氣相沈積銅膜應力行為之影響…...…….. 41 5-5化學氣相沈積銅膜於不同基材溫度在Cu/TaN/Si三層結構中之應力行為………………………………………………………………42 5-5-1化學氣相沈積銅膜於基材溫度160℃在Cu/TaN/Si三層結構中之應力行為…………………………………………………….42 5-5-2化學氣相沈積銅膜於基材溫度200℃在Cu / TaN / Si三層結構中之應力行為………………………………………………….43 5-5-3化學氣相沈積銅膜於基材溫度240℃在Cu/TaN/Si三層結構中之應力行為…………………………………………………….44 5-6 基材溫度對化學氣相沈積銅膜應力行為之影響…….….………45 5-7 X光繞射結果……….………………………………….………… 47 陸、結論………………………………..……………………....... 49 柒、參考文獻..……...….………………………………………... 51

    參考文獻

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