Нитрид тантала
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена Мононитрид тантала | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| Информационная карта ECHA | 100.031.613 |
| Номер ЕС |
|
CID PubChem |
|
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| ТаН | |
| Молярная масса | 194,955 г/моль |
| Появление | черные кристаллы |
| Плотность | 14,3 г/см 3 |
| Температура плавления | 3090 °C (5590 °F; 3360 K) |
| нерастворимый | |
| Структура | |
| Шестигранный, hP6 | |
| П-62м, № 189 | |
| Опасности | |
| точка возгорания | Негорючий |
| Родственные соединения | |
Другие катионы | Нитрид ванадия Нитрид ниобия |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Нитрид тантала ( TaN ) — химическое соединение , нитрид тантала . Существует несколько фаз соединений, стехиометрически от Ta2N до Ta3N5 , включая TaN .
В виде тонкой пленки TaN используется в качестве диффузионного барьера и изолирующего слоя между медными межсоединениями в задней части линии компьютерных чипов. Нитриды тантала также используются в тонкопленочных резисторах.
Фазовая диаграмма
Система тантал- азот включает несколько состояний, включая твердый раствор азота в тантале, а также несколько нитридных фаз, которые могут отличаться от ожидаемой стехиометрии из-за вакансий в решетке. [1] Отжиг богатого азотом «TaN» может привести к преобразованию в двухфазную смесь TaN и Ta 5 N 6 . [1]
Считается, что Ta 5 N 6 является более термически стабильным соединением, хотя он разлагается в вакууме при 2500 °C до Ta 2 N. [1] Сообщалось о разложении в вакууме из Ta 3 N 5 через Ta 4 N 5 , Ta 5 N 6 , ε-TaN, до Ta 2 N. [2]
Подготовка
TaN часто готовят в виде тонких пленок. Методы осаждения пленок включают в себя RF-магнетрон-реактивное распыление, [3] [4] распыление постоянным током (DC) , [5] самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) посредством «сжигания» танталового порошка в азоте, [1] низконапорное химическое осаждение из паровой фазы металлоорганических соединений (LP-MOCVD), [6] осаждение с помощью ионного пучка (IBAD), [7] и испарение тантала электронным пучком совместно с ионами азота высокой энергии. [8]
В зависимости от относительного количества N 2 осажденная пленка может изменяться от (fcc) TaN до (гексагональной) Ta 2 N по мере уменьшения содержания азота. [4] Также сообщалось о множестве других фаз, полученных при осаждении, включая bcc и гексагональную TaN; гексагональную Ta 5 N 6 ; тетрагональную Ta 4 N 5 ; орторомбическую Ta 6 N 2.5 , Ta 4 N или Ta 3 N 5 . [4] Электрические свойства пленок TaN изменяются от металлического проводника до изолятора в зависимости от относительного соотношения азота, причем пленки, богатые N, обладают большим сопротивлением. [9]
Использует
Иногда его используют в производстве интегральных схем для создания диффузионного барьера или слоев «клея» между медью или другими проводящими металлами. В случае обработки BEOL (примерно 20 нм ) медь сначала покрывается танталом, затем TaN с использованием физического осаждения из паровой фазы (PVD); затем эта покрытая барьером медь покрывается большим количеством меди с помощью PVD и заполняется электролитически покрытой медью перед механической обработкой (шлифовкой/полировкой). [10]
Он также применяется в тонкопленочных резисторах . [3] Он имеет преимущество перед нихромовыми резисторами, так как образует пассивирующую оксидную пленку, устойчивую к влаге. [11]
Ссылки
- ^ abcd Боровинская, Инна П. (2017). "Нитрид тантала". Краткая энциклопедия самораспространяющегося высокотемпературного синтеза - история, теория, технология и продукты . стр. 370–371 . doi :10.1016/B978-0-12-804173-4.00150-2. ISBN 9780128041734.
- ^ Terao, Nobuzo (1971), «Структура нитридов тантала», Японский журнал прикладной физики , 10 (2): 248– 259, Bibcode : 1971JaJAP..10..248T, doi : 10.1143/JJAP.10.248, S2CID 122356023
- ^ ab Akashi, Teruhisa (2005), «Изготовление тонкопленочного резистора из нитрида тантала с малой изменчивостью сопротивления», IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines , 125 (4): 182– 187, Bibcode : 2005IJTSM.125..182A, doi : 10.1541/ieejsmas.125.182
- ^ abc Zaman, Anna; Meletis, Efstathios I. (23 ноября 2017 г.), «Микроструктура и механические свойства тонких пленок TaN, полученных методом реактивного магнетронного распыления», Coatings , 7 (12): 209, doi : 10.3390/coatings7120209
- ^ Лима, Лукас; Морейраа, Милена Д.; Чиолдин, Фред; Диниза, Хосе Александр; Дои, Иошиаки (2010), «Нитрид тантала как перспективный затворный электрод для технологии МОП», ECS Trans. , 31 (1): 319– 325, Bibcode : 2010ECSTr..31a.319L, doi : 10.1149/1.3474175, S2CID 97901262
- ^ Tsai, MH; Sun, SC (1995), "Металлоорганическое химическое осаждение из паров нитрида тантала третбутилимидотрис(диэтиламидо)танталом для усовершенствованной металлизации", Appl. Phys. Lett. , 67 (8): 1128, Bibcode : 1995ApPhL..67.1128T, doi : 10.1063/1.114983
- ^ Баба, К.; Хатада, Р.; Удох, К.; Ясуда, К. (2 мая 1997 г.), «Структура и свойства пленок NbN и TaN, полученных методом осаждения с помощью ионного пучка», Ядерные приборы и методы в исследованиях физики, раздел B: Взаимодействие пучка с материалами и атомами , 127–128 : 841–845 , Bibcode : 1997NIMPB.127..841B, doi : 10.1016/S0168-583X(97)00018-9
- ^ Энсингер, В.; Киучи, М.; Сато, М. (1995), «Низкотемпературное образование метастабильного кубического нитрида тантала путем конденсации металла при ионном облучении», Журнал прикладной физики , 77 (12): 6630, Bibcode : 1995JAP....77.6630E, doi : 10.1063/1.359073
- ^ Ким, Деок-ки; Ли, Хеон; Ким, Донхван; Ким, Ён Кын (октябрь 2005 г.), «Электрические и механические свойства тонких пленок нитрида тантала, нанесенных методом реактивного распыления», Журнал роста кристаллов , 283 ( 3–4 ): 404–408 , Bibcode : 2005JCrGr.283..404K, doi : 10.1016/j.jcrysgro.2005.06.017
- ^ ЛаПедус, Марк (26 июня 2012 г.), «Проблемы межсоединений растут», semiengineering.com
- ^ Ликари, Джеймс Дж.; Энлоу, Леонард Р. (1998), Справочник по технологии гибридных микросхем (2-е изд.), Noyes Publications, § 2.5 Характеристики резисторов из нитрида тантала, стр. 83-4
