Characteristics of Ta diffusion barrier

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Taをスパッタ法にてSi基板上に堆積させ,基板温度上昇と真空熱処理によりバルクと同じ構造のα-Ta相が得られるか検証した.その結果,基板温度上昇では,α-Taの形成には温度が大きく影響し,また,用いるSi基板の配向面が異なることで,その形成温度に違いが見られることがわかった.加えて,超高真空下では,簡便なスパッタ法でも,適切な成膜条件下で基板温度を変化させることにより,得られる薄膜の結晶構造をβ-Taとα-Taに制御可能であり,かつ,α-Ta(110)面をエピタキシャル成長させ得ることが可能であることを明らかとした.一方,真空熱処理では,高真空中では熱処理前に一度大気曝露した際,Ta膜表面への吸着酸素の影響で,α-Ta単一相膜は得られなかったが,超高真空中で熱処理を施すことで,250℃の低温熱処理で,低抵抗なα-Ta単一相膜が得られ,かつ300℃以上では,固相エピタキシャル成長することがわかった.通常,固相エピタキシャル成長は複合酸化膜やシリサイド等で知られているが,このような単純な金属/Si系で観察されることは希有であり.材料学的に大変有用な知見が得られた.