Page 44 - 能量採集技術開啟醫療應用新局
P. 44
DESIGN IDEAS
圖2:元素週期表中的鉑族金屬。
值 在材料的結晶方面,晶粒尺度 除了與結構強度有關外,最重要的 即是電性。一般隨著薄膜形成的厚 度、溫度增加,相對應的晶粒會變 大、晶界也就減少;當電子受晶界 阻擋減少而移動變快時,電阻就會 相對較低。
圖3:Ru薄膜在不同退火溫度下電阻率(a)與XRD (b)的分析結果。
(資料來源:American Chemical Society. 2021, 33, 5639−5651)
圖4:5nm Ru薄膜在常溫與400度高溫退火後的XRD分析結果比較。
(資料來源:Integrated Service Technology, Inc)
(Contact plug)或襯墊層的材料。 些金屬材料製作成數十奈米厚度 所以,在研發階段又該如何判 或更薄的極薄膜(Ultra-thin film) 定新材料的特性能符合需求?當這 時,需經過高溫製程,是否後續仍
另外,隨著退火溫度升高,晶 粒也會成長,而當金屬線尺度越來 越小,晶粒成長受限,結晶的方向 就會影響電子流動的速度。因此, 在厚度數奈米以上的薄膜,使用低 掠角X光繞射(GID)來分析結晶性就 變得極其重要。
42 www.edntaiwan.com
可保有原始的物理特性,以及其結 晶行為與電子傳遞的關聯性,就可 以藉由在宜特材料分析實驗室基 礎的非破壞性分析工具XRD提供相 關材料特性。
材料的結晶性如何影響電阻
近來研究中最被看好的材料釕 (Ru),因其高熔點、低電阻以及與 Cu的附著性良好等特性,許多研究 都在持續進行中。
如圖3是厚度40nm的Ru薄 膜,在經過不同溫度退火後電阻率 與結晶性分析的GID圖譜,可以看 到Ru (101)為優選方向,隨著溫度 越高,(101)波峰的半高寬變窄,亦 即晶粒尺寸變大,對應到的阻值也 越小,即可驗證前面所提的理論。
圖4則是原子層沉積(Atomic Layer Deposition;ALD)成長極 薄的5nm Ru薄膜,分別在常溫與 400°C高溫處理後的GID疊圖,一樣 可以看到在高溫處理後的Ru波峰也