氮化钽

氮化钽（TaN）是一种化合物，是钽的氮化物。该类化合物存在多种物相，化学计量比范围从Ta2N到Ta3N5，其中包括TaN。

作为薄膜，氮化钽在计算机芯片的后道工序中用作铜互连之间的扩散阻障层和绝缘层。氮化钽也用于制造薄膜电阻。

相图
钽-氮体系包含多种状态，包括氮在钽中的固溶体以及数种氮化物相，由于存在晶格空位，其化学计量比可能偏离预期值。对富氮的“TaN”进行退火处理，可使其转化为TaN和Ta5N6的两相混合物。

θ-TaN的热导率为1100W/mK，约为铜的三倍，是所有金属中热导率最高的。

制备
氮化钽通常制备成薄膜。薄膜沉积方法包括射频磁控反应溅射、直流（DC）溅射、通过在氮气中“燃烧”钽粉实现的（SHS）、、离子束辅助沉积（IBAD），以及利用蒸发钽并配合高能氮离子的方法。

沉积薄膜的性质取决于N2的相对含量：随着氮含量的减少，薄膜可从面心立方（fcc）结构的TaN转变为六方结构的Ta2N。

用途
在集成电路制造中，氮化钽有时用于在铜或其他导电金属之间构建扩散阻障层或“粘附层”。在后端制程（约20 nm工艺）中，铜表面先涂覆钽，再通过物理气相沉积（PVD）涂覆氮化钽；这种带有阻障层的铜随后通过PVD进一步涂覆铜，并填充电镀铜，最后进行机械加工（研磨/抛光）。

它也应用于薄膜電阻器。与鎳鉻合金电阻相比，氮化钽的优点在于能形成一层耐潮湿的钝化氧化膜。

参考