Abstract
Ti-Si-N films obtained by using RF reactive sputtering of targets with various Ti/Si ratios in a $N_2(Ar+N_2)$ gas mixture have been investigated in terms of films resistivity and diffusion barrier performance. The chemical bonding state of Si in the Ti-Si-N film which contained a higher Si content was in the form of amorphous $Si_3N_4$, producing increased film resistivity with increased $N_2$flow rate. Lowering the Si content in the deposited Ti-Si-N film favored the formation of crystalline TiN even at low $N_2$flow rates, and leads to low film resistivity. In addition increasing the N content led to Ti-Si-N films having a higher density and compressive stress, suggesting that the N content in the films appear to be one of the most important factors affecting the diffusion barrier characteristics. Consequently, we proposed the optimum composition in the range of 29~49 at.% of Ti, 6~20 at.% of Si, and 45~55 at.% of N for the Ti-Si-N films having both low resistivity and excellent diffusion barrier performance.
Radio frequency magnetron sputtering방법으로 타켈의 Ti/si 조성과 $N_2$ 유량을 변화시켜 증착한 다양한 조성비의 Ti-Si-N 박막의 비저항 변화와 확산방지능력을 조사하였다. 높은 Si 함량을 포함한 Ti-Si-N박막내의 Si은 주로 비정질의 $Si_3N_4$ 형태로 존재하였으며 $N_2$의 양이 증가함에 따라 비저항도 증가하였다. 반면, 낮은 Si 함량을 포함한 Ti-Si-N박막은 낮은 $N_2$ 유량에서도 결정질의 TiN이 형성되었고 낮은 비저항을 나타내었다. 또한, 박막내의 N의 양이 증가함에 따라, 높은 박막의 밀도와 압축응력을 갖는 Ti-Si-N이 형성되었으며, 이는 박막 내의 N의 함량이 확산방지능력에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나로 판단된다. 결과적으로, 29~49 at.%, Ti, 6~20 at.% Si, 45~55 at.% N 범위의 조성을 갖는 Ti-Si-N박막이 우수한 확산 억제 능력을 보유하면서 또한 낮은 비저항 특성을 나타내는데 적합한 조성 범위로 나타났다.
