TaN膜(窒化タンタル)とは、タンタル(Ta)と窒素(N)の含有量に応じてさまざまな組成形態を持ちます。
一般的TaN膜(窒化タンタル)と言えば、以下のものを指します。
- TaN
- Ta2N
- Ta3N5
- Ta4N
- Ta5N6
結晶の積層方法も変化し、その構造は体心立方構造(bcc)、六方晶構造(hex)、面心立方構造(fcc)などになります。
TaN膜(窒化タンタル)の電気的特性とは？
TaN(窒化タンタル)とは、タンタル(Ta)と窒素(N)の含有量に応じてさまざまな組成形態を持ちます。の電気的特性は窒素含有量に応じて大きく異なります。
窒素含有量が少ないほど、導電性は強くなります。TaNx,x<1 の場合: 通常、金属に近い抵抗率が低くなります。
TaNx,x ≒ 1 の場合: TaNx 膜は半導体または絶縁体です。
TaNx、x>1 の場合: TaNx はアモルファス相を形成し、膜の抵抗率が大幅に増加します。
TaN膜(窒化タンタル)の作製方法は？
一般に、マグネトロン反応性スパッタリング、電子ビーム蒸着、低圧有機金属化学蒸着（LP-MOCVD）などの方法で製造できます。
この記事では、反応性マグネトロンスパッタリングを例として、アルゴン (Ar) と N2 の比率を調整することで TaNx の x のサイズを制御します。
アルゴンは、Ta ターゲットの原子を「ノックアウト」できるプラズマを生成するための不活性作動ガスとして使用されます。
反応性ガスとして窒素 (N2) がスパッタリングされた Ta 原子と結合して、TaN 膜を形成します。
窒素比率が低い場合、スパッタリングされた Ta 原子の一部のみが窒素原子と反応して窒化タンタルを形成することができ、その結果、膜中のタンタル含有量が比較的高くなり、導電性が向上します。
窒素比率が高くなると、スパッタされたTa原子が窒素原子と反応する機会が多くなり、窒素含有量がタンタルを上回ります。
このような膜は抵抗率が高く、絶縁性または半導体特性を示します。
半導体におけるTaNの用途は何ですか? 集積回路 (IC) 製造の後工程相互接続プロセス (BEOL) では、Ta/TaN フィルムは、主にシリコン基板または誘電体層中間への銅原子の拡散を防止するために、銅相互接続の拡散バリアおよび接着層として使用されます。
銅原子の拡散はチップの性能に大きな影響を与える可能性があります。
TaN は精密薄膜抵抗器に広く使用されており、ニッケルクロム合金よりも優れた耐湿性を持っています。
