Properties of R.F. sputtered β-Ta films

Abstract

The properties of Ta films deposited at rates ranging from 85 to 540 Å/min by r.f. diode sputtering have been investigated. The resistivity and the impurity in the films were found to decrease with increasing deposition rate and the residual stresses in the films were found so depend approximately linearly on the deposition rate. Investigation of the stress profile in the films revealed that the stress reached a maximum within a few hundred angstroms from the substrate–film interface and decreased to almost constant values as the film grew thicker than 1500 Å. The structure of films deposited at low rates (<350 Å/min) were found to be β-Ta and a mixture of β and b.c.c. Ta for films deposited at high rates. The quaity of the capacitors based on r.f.-sputtered Ta films deposited over a wide range of rates was equivalent to that of a control group based on β-Ta deposited by de sputtering. Die Eigenschaften von Ta-Schichten wurden untersucht, die mit HF-Dioden-Sputtering bei Geschwindigkeiten von 85 bis 540 Å/min aufgebracht wurden. Es wurde gefunden, daß der Widerstand und die Verunreinigungen in den Schichten mit zunehmender Aufbringungsrate abnehmen und daß die Restspannungen in den Schichten näherungsweise linear von der Aufbringungsrate abhängen. Die Untersuchung des Spannungsprofils in den Schichten zeigt, daß die Spannung ein Maximum innerhalb einiger hundert Angström von der Substrat–Schicht-Grenzfläche erreicht und auf einen fast konstanten Wert abnimmt, wenn die Schichten dicker als 1500 Å werden. Die Struktur der aufgebrachten Schichten bei niedrigen Raten (<350 Å/min) sind β-Ta und für große Raten eine Mischung von β- und k.r.z.-Ta. Die Qualität der Kondensatoren auf der Grundlage von HF-aufgesprühten Ta-Schichten, die über einen großen Geschwindigkeitsbereich aufgebracht wurden, war der einer mit Gleichspannung aufgestäubten β-Ta-Kontrollgruppe äquivalent.