El nitruro de tantalio (TaN) es un compuesto químico , un nitruro de tantalio . Existen múltiples fases de compuestos, estequiométricamente desde Ta 2 N hasta Ta 3 N 5 , incluido el TaN.
El TaN, como película delgada, se utiliza como barrera de difusión y capa aislante entre las interconexiones de cobre en la parte final de la línea de chips informáticos. Los nitruros de tantalio también se utilizan en resistencias de película delgada.
El sistema de nitrógeno y tantalio incluye varios estados, incluida una solución sólida de nitrógeno en tantalio, así como varias fases de nitruro, que pueden variar de la estequiometría esperada debido a las vacantes en la red. [1] El recocido de "TaN" rico en nitrógeno puede dar como resultado la conversión a una mezcla de dos fases de TaN y Ta 5 N 6 . [1]
Se cree que Ta 5 N 6 es el compuesto más estable térmicamente, aunque se descompone en vacío a 2500 °C a Ta 2 N. [1] Se informó la descomposición en vacío de Ta 3 N 5 a través de Ta 4 N 5 , Ta 5 N 6 , ε-TaN, a Ta 2 N. [2]
El TaN se prepara a menudo en forma de películas delgadas. Los métodos para depositar las películas incluyen la pulverización reactiva con magnetrón de RF, [3] [4] la pulverización con corriente continua (CC) , [5] la síntesis autopropagante de alta temperatura (SHS) mediante la "combustión" de polvo de tantalio en nitrógeno, [1] la deposición química en fase de vapor metalorgánico a baja presión (LP-MOCVD), [6] la deposición asistida por haz de iones (IBAD), [7] y la evaporación del tantalio mediante haz de electrones en conjunto con iones de nitrógeno de alta energía. [8]
Dependiendo de la cantidad relativa de N 2 , la película depositada puede variar de (fcc) TaN a (hexagonal) Ta 2 N a medida que disminuye el nitrógeno. [4] También se ha informado de una variedad de otras fases a partir de la deposición, incluyendo bcc y TaN hexagonal; hexagonal Ta 5 N 6 ; tetragonal Ta 4 N 5 ; ortorrómbico Ta 6 N 2,5 , Ta 4 N o Ta 3 N 5 . [4] Las propiedades eléctricas de las películas de TaN varían de conductor metálico a aislante dependiendo de la relación relativa de nitrógeno, siendo las películas ricas en N más resistivas. [9]
A veces se utiliza en la fabricación de circuitos integrados para crear una barrera de difusión o capas de "pegamento" entre el cobre u otros metales conductores. En el caso del procesamiento BEOL (a unos 20 nm ), el cobre se recubre primero con tantalio y luego con TaN mediante deposición física de vapor (PVD); este cobre recubierto con barrera se recubre luego con más cobre mediante PVD y se rellena con cobre recubierto electrolíticamente, antes de procesarlo mecánicamente (pulido). [10]
También tiene aplicación en resistencias de película delgada . [3] Tiene la ventaja sobre las resistencias de nicromo de formar una película de óxido pasivante que es resistente a la humedad. [11]