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研究生: 卓金鴻
Jin-Hong Cho
論文名稱: 銅薄膜Surface Scattering之研究
Surface Scattering Study on Copper Thin Film
指導教授: 葉鳳生
Fon-Shan Huang
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電子工程研究所
Institute of Electronics Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 75
中文關鍵詞: copper thin filmsurface scatteringgrain boundary scatteringsheet resistance
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  • 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。


    目錄 第一章 序論 第二章 銅電阻率與微縮效應的影響 2-1 Surface scattering介紹 2-2 Grain boundary scattering介紹 2-3 銅電阻率與微縮效應 第三章 機台及量測原理 2-1 物理濺鍍介紹 2-1-1 濺鍍基本原理 2-1-2 濺鍍設備介紹 3-2 原子力顯微鏡 (AFM) 3-3 歐傑電子能譜 3-4 掃描式電子顯微鏡 (SEM) 第四章 實驗 4-1 樣品製做 4-1-1樣品製做流程 4-1-1-1 基板的準備 4-1-1-2 濺鍍第一層金屬薄膜 4-1-1-3 濺鍍第二層金屬薄膜-銅 4-1-1-4 銅薄膜之熱退火 4-1-1-5 濺鍍第三層金屬薄膜 4-2 樣品量測 4-2-1 薄膜片電阻量測 4-2-2 原子力顯微鏡量測 4-2-3 歐傑電子能譜 4-2-4 掃描式電子顯微鏡量測 第五章 結果與討論 5-1 薄膜片電阻量測結果 5-2 原子力顯微鏡量測結果 5-2-1 薄膜surface roughness 量測結果 5-2-2 薄膜grain size 統計結果 5-2-3 薄膜片電阻與surface roughness、grain size之關係 5-3 歐傑電子能譜與XRD結果 5-4 薄膜Surface Scattering討論 第六章 結論

    參考文獻

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