유리 Al 가속 Cu 확산 (배리어 실패 모드)

TiN-Al-TiN-diffusion-barrier의 경쟁적 실패 모드: aluminum-interlayer가 가용 O₂에 대한 임계 두께를 초과하면, 소비되지 않은 유리 Al이 Al₂O₃로 전환되지 않고 TiN 결정립계에 잔존한다 (grain-boundary-stuffing). D(Cu) in Al = 2.31×10⁻⁹ m²/s는 D(Cu) in TiN (1.27×10⁻²⁷ m²/s)보다 ~18 자릿수 높기 때문에, 유리 Al 포켓은 Cu의 초고속 이동 경로가 되어 → 조기 배리어 실패를 유발하며, diffusion-barrier-failure-temperature를 저하시킨다 (see Kim et al., J. Appl. Phys. (2002), Table I).

HRTEM/EDS 분석을 통해 450 °C 어닐 후 초기 Al 중간층 위치에 Cu 층이 형성되고, Al 두께가 ~7 nm에서 ~4 nm로 감소한 것이 확인되었다 (see Kim et al., J. Appl. Phys. (2002), p. 5–7). 이것이 더 두꺼운 Al 중간층 (4–8 nm)이 최적값인 1 nm보다 성능이 낮은 이유이다.