Author(s): SHI Shuyan, MA Bo, XUE Mengyao, SHEN Haoyang, JIA Lihasi, SUN Nana, ZHOU Dayu
Pages: 1-6
Year: 2022 Issue:  3
Journal: Materials Science and Technology
Keyword:  微电子器件; 反应磁控溅射; TiN薄膜; 电阻率; 晶体结构;
Abstract: 微电子器件的迅速发展对TiN电极薄膜电阻率、表面粗糙度以及厚度均匀性均提出了更高的要求。本文采用半导体工艺兼容的反应磁控溅射技术在单晶硅上制备TiN薄膜。通过XRR、GIXRD、四探针测试仪和AFM等表征手段系统研究了衬底偏压、工作气压和溅射电源对薄膜晶体结构和电阻率的影响规律。结果表明，当采用直流电源进行溅射镀膜时，在-200 V的衬底偏压和0.3 Pa的工作气压下，得到了沿(200)晶面择优生长、表面粗糙度为0.7 nm、电阻率为38.7μΩ·cm的TiN薄膜。在该工艺条件下，分别采用直流和射频电源在4英寸单晶硅衬底上制备TiN薄膜。最终采用射频电源可获得高导电性、原子级平滑且厚度均匀分布的薄膜。分析发现：在使用射频电源的放电溅射过程中，高频交变电场使放电空间的电子在电极之间震荡，产生比直流放电更有效的碰撞电离，因此射频磁控溅射比直流磁控溅射沉积的薄膜更致密。