DE102005023670A1 - Metal wiring layer formation, for integrated circuit, involves forming metal nitride layer in contact hole, such that concentration of metal nitride layer at bottom of hole is less than that of metal nitride layer at opening of hole - Google Patents

Metal wiring layer formation, for integrated circuit, involves forming metal nitride layer in contact hole, such that concentration of metal nitride layer at bottom of hole is less than that of metal nitride layer at opening of hole Download PDF

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Abstract

A metal nitride layer (540) is formed within a contact hole (522), such that concentration of metal nitride layer at bottom of contact hole is less than that of metal nitride layer at opening of contact hole. A metal layer (550) is formed on the metal nitride layer. An independent claim is also included for metal wiring layer.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGCROSS REFERENCE ON RELATED APPLICATION

Diese Anmeldung nimmt die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2004-0037328, eingereicht beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum am 25. Mai 2004, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen ist, in Anspruch.These Registration takes priority Korean Patent Application No. 10-2004-0037328, filed in Korean Office for Intellectual Property on May 25, 2004, the contents of which are incorporated herein by reference taken in its entirety, to complete.

GEBIET DER ERFINDUNGAREA OF INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Bilden bzw. Ausbilden von integrierten Halbleiterschaltungen, und insbesondere auf Verfahren zum Bilden von Metallverdrahtungsschichten in integrierten Halbleiterschaltungen und derart ausgebildete bzw. gebildete Schichten.The The invention relates to methods for forming semiconductor integrated circuits, and more particularly to methods for forming metal wiring layers in semiconductor integrated circuits and thus formed or formed layers.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Es ist bekannt, ein Sputter-Verfahren bzw. Zerstäubungsverfahren (auf das manchmal als physikalische Dampfabscheidung Bezug genommen wird) zu verwenden, um relativ dünne Schichten bei Halbleiterfertigungsverfahren zu bilden. Das Sputtern bzw. Zerstäuben wird beispielsweise manchmal verwendet, um relativ dünne Metalldiffusionsbarriereschichten und/oder Antireflexionsschichten zu bilden, um Halbleiterstrukturen zu verkappen.It is known, a sputtering process (sometimes on the used as a physical vapor deposition), around relatively thin To form layers in semiconductor manufacturing processes. Sputtering or Atomize For example, it is sometimes used to form relatively thin metal diffusion barrier layers and / or antireflection layers to form semiconductor structures to cap.

Eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Zerstäubungsvorrichtung 100 ist in 1 gezeigt. Die Zerstäubungsvorrichtung 100 stellt insbesondere dar, auf was allgemein als eine Hohlkathoden-Magnetron- (HCM-; HCM = Hollow Cathode Magnetron) Zerstäubungsvorrichtung Bezug genommen wird. Bezug nehmend auf 1 weist die HCM-Zerstäubungsvorrichtung 100 ein "gewölbtes" Target bzw. Ziel 102, das von elektromagnetischen Spulen 106A106H umgeben ist, auf. Abschirmungen 114 erstrecken sich von dem gewölbten Ziel 102 zu einer Oberfläche 112, die ein Substrat 108 hält, an dem relativ dünne Metallschichten durch das Zerstäubungsverfahren abgeschieden werden können. Es ist offensichtlich, dass auf die HCM-Zerstäubungsvorrichtung 100 manchmal als "hohl" aufgrund der Definition einer inneren Region 116 durch die "gewölbte" Form des Ziels 102 Bezug genommen wird.A schematic representation of a conventional sputtering device 100 is in 1 shown. The atomizing device 100 In particular, what is commonly referred to as a Hollow Cathode Magnetron (HCM) sputtering apparatus is illustrated. Referring to 1 has the HCM sputtering device 100 a "domed" target 102 that of electromagnetic coils 106A - 106H is surrounded, up. shields 114 extend from the arched target 102 to a surface 112 that is a substrate 108 stops where relatively thin metal layers can be deposited by the sputtering process. It is obvious that on the HCM atomizer 100 sometimes as "hollow" due to the definition of an inner region 116 through the "arched" shape of the target 102 Reference is made.

Beim Betrieb wird ein Vakuum in der inneren Region 116 zwischen dem gewölbtem Ziel 102 und dem Substrat 108 eingerichtet. Argongas wird zu der Region 116 eingelassen, das durch ein magnetisches und elektrisches Feld, das zu derselben geliefert wird, ionisiert wird. Das ionisierte Argongas wird hin zu dem gewölbten Ziel 102 beschleunigt, was bewirkt, dass ein Teil des Materials, das das gewölbte Ziel 102 bildet, nach außen herausgeschleudert wird. Der herausgeschleuderte Teil des Ziels wird hin zu dem Substrat 108 durch Felder (elektrisch/magnetisch) gerichtet, die durch die elektromagnetischen Spulen 106A-H erzeugt werden. Das Material, das von dem gewölbten Ziel 102 herausgeschleudert wird, wird dementsprechend an dem Substrat 108 abgeschieden. Herkömmliche HCM-Zerstäubungsvorrichtungen sind beispielsweise in dem US-Patent Nr. 6,589,398 an Lu et al. mit dem Titel Pasting Method for Eliminating Flaking During Nitrite Sputtering weiter erörtert, dessen Inhalt in seiner Gesamtheit hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.When operating a vacuum in the inner region 116 between the arched target 102 and the substrate 108 set up. Argon gas becomes the region 116 which is ionized by a magnetic and electric field supplied thereto. The ionized argon gas goes towards the arched target 102 accelerates, which causes a portion of the material that the arched target 102 forms, is ejected outwards. The ejected part of the target goes towards the substrate 108 directed by fields (electric / magnetic) passing through the electromagnetic coils 106A -H are generated. The material of the arched target 102 is ejected accordingly to the substrate 108 deposited. Conventional HCM sputtering devices are described, for example, in US Pat. No. 6,589,398 to Lu et al. entitled "Pasting Method for Eliminating Flaking During Nitrite Sputtering," the contents of which are hereby incorporated by reference in their entirety.

Es ist bekannt, den herkömmlichen Typ der HCM-Vorrichtung, der im Vorhergehenden erörtert ist, zu verwenden, um Titannitrid- (TiN-) Schichten an Substraten unter Verwendung eines gewölbten Titan- (Ti-) Ziels unter Verwendung von Argon (Ar) und Stickstoff (N2) in der inneren Region 116 zu bilden. Ein angelegtes magnetisches/elektrisches Feld wird verwendet, um das Argon (Ar) hin zu dem Titan-Ziel bzw.It is known to use the conventional type of HCM device discussed above to deposit titanium nitride (TiN) layers on substrates using a domed titanium (Ti) target using argon (Ar) and Nitrogen (N 2 ) in the inner region 116 to build. An applied magnetic / electric field is used to move the argon (Ar) towards the titanium target or

Titan-Target zu beschleunigen, wodurch bewirkt wird, dass ein Teil des Titan-Ziels herausgeschleudert wird und hin zu dem Substrat 108 beschleunigt wird. Das herausgeschleuderte bzw. ausgestoßene Titan kombiniert sich mit den N2, um ein TiN-Material zu bilden, das an dem bzw. auf dem Substrat 108 abgeschieden wird. Es ist bekannt, solche TiN-Materialien an dem unteren Ende von Kontaktlöchern in dem Substrat 108 abzuscheiden, um beispielsweise TiN-Barriereschichten zu bilden, um die Diffusion von leitfähigen Materialien (die anschließend in den Kontaktlöchern bzw. Kontaktöffnungen gebildet werden) zu reduzieren.Accelerating titanium target, causing a portion of the titanium target to be ejected and toward the substrate 108 is accelerated. The ejected titanium combines with the N 2 to form a TiN material that is on or on the substrate 108 is deposited. It is known to have such TiN materials at the bottom of contact holes in the substrate 108 to deposit, for example, TiN barrier layers to reduce the diffusion of conductive materials (which are then formed in the contact holes or contact openings).

Es ist insbesondere bekannt, die herkömmliche HCM-Zerstäubungsvorrichtung 100 zu betreiben, um TiN-Schichten in einem von zwei Modi zu bilden: dem Metall-TiN-Modus oder dem vergifteten TiN-Modus. Bei dem Metall-TiN-Modus überschreitet die Menge von Ti allgemein die Menge von Stickstoff (N) in der TiN-Schicht unter Verwendung einer Ar-Flussrate, die wesentlich größer als die Flussrate von N2 ist. Es ist beispielsweise bekannt, Ti unter Verwendung der herkömmlichen HCM-Zerstäubungsvorrichtung 100 unter Verwendung von Flussraten von etwa Ar 135 sccm und N2 28 sccm zu zerstäuben.In particular, it is known the conventional HCM sputtering apparatus 100 operate to form TiN layers in one of two modes: the metal TiN mode or the poisoned TiN mode. In the metal TiN mode, the amount of Ti generally exceeds the amount of nitrogen (N) in the TiN layer using an Ar flow rate that is substantially greater than the flow rate of N 2 . For example, Ti is known using the conventional HCM sputtering apparatus 100 to atomize using flow rates of about Ar 135 sccm and N 2 28 sccm.

Im Gegensatz dazu ist bei dem vergifteten TiN-Modus (auf den manchmal als ein nitriertes TiN Bezug genommen wird) die Menge von Ti in dem TiN etwa gleich der Menge von Stickstoff (N), und die Ar-Flussrate ist kleiner als die N2-Flussrate. Es ist beispielsweise bekannt, TiN bei dem vergifteten TiN-Modus unter Verwendung der herkömmlichen HCM-Zerstäubungsvorrichtung 100 unter Verwendung einer Ar-Flussrate von etwa 30 sccm und einer N2-Flussrate von etwa 70 sccm zu zerstäuben (d. h. eine Ar-Flussrate zu verwenden, die kleiner als die N2-Flussrate ist). Es ist bekannt, dass das vergiftete TiN-Modus-Zerstäuben überlegene Diffusionsbarriereschicht-Eigenschaften und weniger Teilchenemissionen im Vergleich zu dem Metall-TiN-Modus-Zerstäuben zeigt.In contrast, in the poisoned TiN mode (sometimes referred to as a nitrided TiN), the amount of Ti in the TiN is approximately equal to the amount of nitrogen (N), and the Ar flow rate is smaller than the N 2 -Flussrate. It is known, for example, TiN in the poisoned TiN mode using the conventional HCM sputtering apparatus 100 using an Ar flow rate of about 30 sccm and an N 2 flow rate of about 70 sccm (ie, using an Ar flow rate that is less than the N 2 flow rate). It is known that the poisoned TiN mode sputtering exhibits superior diffusion barrier layer properties and less particle emissions compared to the metal TiN mode sputtering.

Selbst bei der Verwendung des Typs einer herkömmlichen HCM-Zerstäubungsvorrichtung 100, die oben unter Bezugnahme auf 1 erörtert ist, ist bekannt, dass sich mehrere Typen von Problemen bei diesem Lösungsansatz zeigen. 2-4 stellen einige gewöhnliche Probleme dar, die Kontaktlöchern, die in Substraten von integrierten Schaltungen mit relativ hoher Dichte gebildet sind, zugeordnet sind. Kontaktlöcher mit hoher Dichte können relativ hohe Seitenverhältnisse aufweisen, derart, dass die Tiefe des Kontaktloches im Vergleich zu der Breite des Kontaktloches relativ tief ist. Es ist bekannt, dass es schwer sein kann, leitfähige Materialien in Kontaktlöchern mit hohem Seitenverhältnis vollständig zu bilden.Even when using the type of a conventional HCM sputtering apparatus 100 referring to above 1 It is known that there are several types of problems with this approach. 2 - 4 illustrate some common problems associated with contact holes formed in substrates of relatively high density integrated circuits. Contact holes of high density may have relatively high aspect ratios, such that the depth of the contact hole is relatively deep compared to the width of the contact hole. It is known that it may be difficult to completely form conductive materials in high aspect ratio contact holes.

2 stellt beispielsweise eine Isolationsschicht 205 an einem Substrat 200 mit einer Störstellen-dotierten Region 203, die in demselben gebildet und durch ein Kontaktloch freigelegt ist, dar. Eine Diffusionsbarriereschicht 207 (wie z. B. eine TiN-Diffusionsbarriereschicht) ist in dem Kontaktloch und an der freigelegten Oberfläche der Störstellen-dotierten Region 203 gebildet. Eine leitfähige Schicht 209 ist an der Diffusionsbarriereschicht 207 einschließlich in dem Kontaktloch gebildet. Gemäß 2 kann aufgrund des hohen Seitenverhältnisses des Kontaktlochs ein Hohlraum 211 in dem Kontaktloch aufgrund der Bildung eines überhängenden Abschnitts 215, der eine weitere Abscheidung der leitfähigen Schicht in dem Kontaktloch blockieren kann, gebildet sein. Die Bildung von Metallschichten in Kontaktlöchern ist ferner beispielsweise in dem US-Patent Nr. 6,432,820 an Lee et al. mit dem Titel Method of Selectively Depositing a Metal Layer in an Opening in a Dielectric Layer by Forming a Metal-Deposition-Prevention Layer Around the Opening of the Dielectric Layer, deren Inhalt hierin in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist, erörtert. 2 represents, for example, an insulation layer 205 on a substrate 200 with an impurity doped region 203 formed therein and exposed by a contact hole. A diffusion barrier layer 207 (such as a TiN diffusion barrier layer) is in the contact hole and on the exposed surface of the impurity doped region 203 educated. A conductive layer 209 is at the diffusion barrier layer 207 including formed in the contact hole. According to 2 may be a cavity due to the high aspect ratio of the contact hole 211 in the contact hole due to the formation of an overhanging portion 215 which may block further deposition of the conductive layer in the contact hole. The formation of metal layers in contact holes is further described, for example, in U.S. Patent No. 6,432,820 to Lee et al. The methodology of Selectively Depositing a Metal Layer in an Opening in a Dielectric Layer by Forming a Metal Deposition-Prevention Layer Around the Opening of the Dielectric Layer, the contents of which are incorporated herein by reference in their entireties, is discussed.

3 zeigt einen weiteren Typ eines Defekts, der während der Abscheidung von leitfähigen Schichten in Kontaktlöchern mit hohem Seitenverhältnis unter Verwendung eines HCM-Zerstäubens resultieren kann. Eine leitfähige Schicht 309 kann über dem Kontaktloch in einer Isolationsschicht 305 an einer freigelegten Störstellenregion 303 eines Substrats 300 vollständig gebildet werden, wodurch ein Hohlraum 311 gebildet wird. Die Typen der in den 2 und 3 gezeigten Defekte sind dementsprechend Variationen des gleichen Problemtyps, die unter Verwendung eines herkömmlichen HCM-Zerstäubens auftreten können. 3 Figure 11 shows another type of defect that may result during the deposition of conductive layers into high aspect ratio contact holes using HCM sputtering. A conductive layer 309 can over the contact hole in an insulation layer 305 at an uncovered impurity region 303 a substrate 300 be formed completely, creating a cavity 311 is formed. The types of in the 2 and 3 Accordingly, defects shown are variations of the same type of problem that may occur using conventional HCM sputtering.

4 stellt ein Kontaktloch 402, das in einer dielektrischen Schicht 405 an einem Substrat 400 gebildet ist und eine dotierte Störstellenregion 407 in demselben freilegt, dar. Das Kontaktloch ist insbesondere darin gebildet, was anfangs eine gestuften Region 416 mit einer breiteren Öffnung als das anschließend gebildete Kontaktloch 402 war. Die Bildung der gestuften Region 416 kann manchmal als eine Maßnahme durchgeführt werden, um die im Vorhergehenden in 2 und 3 gezeigten Probleme zu lindern. Die Verwendung der gestuften Region 416 kann jedoch zu einem "Schatten"-Effekt führen, der einen Überhangabschnitt 415 in dem Kontaktloch 402, der zu der Bildung eines Hohlraums in der leitfähigen Schicht in dem Kontaktloch führen kann, erzeugen kann. Wie in 4 gezeigt ist, kann insbesondere ein Seitenwandabschnitt 404 des Kontaktlochs 402 freigelegt hinterlassen sein, derart, dass kein Teil der leitfähigen Schicht 409 aufgrund des überhängenden Abschnitts 415 daran abgeschieden wird. 4 makes a contact hole 402 that in a dielectric layer 405 on a substrate 400 is formed and a doped impurity region 407 in the same. The contact hole is formed in particular in what is initially a stepped region 416 with a wider opening than the subsequently formed contact hole 402 was. The formation of the stepped region 416 can sometimes be performed as a measure to those in the above 2 and 3 alleviate problems shown. The use of the tiered region 416 however, may result in a "shadow" effect that has an overhanging section 415 in the contact hole 402 which can lead to the formation of a cavity in the conductive layer in the contact hole. As in 4 is shown, in particular, a side wall portion 404 of the contact hole 402 be left exposed, such that no part of the conductive layer 409 due to the overhanging section 415 is deposited at it.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung können Verfahren zum Bilden von Metall-Nitrid-Schichten in Kontaktlöchern und derart gebildete Schichten liefern. Gemäß diesen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren zum Bilden einer Metallschicht in einer integrierten Schaltung das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht in einer Ausnehmung bzw. Vertiefung aufweisen, die eine erste Konzentration von Stickstoff in der Metall-Nitrid-Schicht an einem unteren Ende der Vertiefung, die kleiner als eine zweite Konzentration von Stickstoff in der Metall-Nitrid-Schicht in der Nähe einer Öffnung der Vertiefung ist, aufweist.embodiments According to the invention, methods for forming metal nitride layers in contact holes and provide such layers formed. According to these embodiments can be a method of forming a metal layer in an integrated Circuit forming a metal nitride layer in a recess or depression having a first concentration of nitrogen in the metal nitride layer at a lower end of the recess, which is less than a second concentration of nitrogen in the Metal nitride layer nearby an opening the recess is.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung können W, Ti und/oder Ta verwendet werden, um die Metall-Nitrid-Schicht zu bilden. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht das Zerstäuben eines Titan-Targets bzw. -Ziels für ein Zeitintervall von etwa 3,0 Sekunden bis etwa 10,0 Sekunden auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht das Zerstäuben eines Titan-Ziels unter Verwendung eines Hohlkathoden-Magnetrons in einem Metall-Modus für ein Zeitintervall von etwa 4,0 Sekunden bis etwa 6,0 Sekunden auf.at some embodiments according to the invention can W, Ti and / or Ta are used to form the metal nitride layer to build. In some embodiments according to the invention forming a metal nitride layer, the sputtering of a titanium target or Goal for a time interval of about 3.0 seconds to about 10.0 seconds. In some embodiments according to the invention forming a metal nitride layer comprises sputtering a titanium target using a hollow cathode magnetron in a metal mode for a time interval from about 4.0 seconds to about 6.0 seconds.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht das Bilden der Metall-Nitrid-Schicht mit einer verjüngten Dicke auf, die eine erste Dicke an dem unteren Ende, die etwa 10 Prozent oder weniger einer zweiten Dicke in der Nähe der Öffnung ist, aufweist. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden der Metall-Nitrid-Schicht mit einer verjüngten Dicke das Bilden der Metall-Nitrid-Schicht auf, um eine zweite Dicke von etwa 50 Ångström oder weniger und eine erste Dicke von etwa 5,0 Ångström oder weniger zu liefern.In some embodiments according to the invention, forming a metal nitride layer comprises forming the metal nitride layer with a tapered thickness having a first thickness at the lower end, which is about 10 percent or less of a second thickness near the opening. In some embodiments according to the invention, forming the metal nitride layer with a tapered thickness comprises forming the metal nitride layer to a second thickness of about 50 angstroms or less and a first thickness of about 5.0 angstroms to deliver less.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht das Bilden der Metall-Nitrid-Schicht mit einer verjüngten Dicke auf, die eine erste Dicke an dem unteren Ende und eine zweite Dicke, die größer als die erste Dicke ist, in der Nähe der Öffnung aufweist. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist die verjüngte Dicke der Metall-Nitrid-Schicht eine allmählich zunehmende Dicke auf, sowie sich die Metall-Nitrid-Schicht von dem unteren Ende hin zu der Öffnung erstreckt.at some embodiments according to the invention For example, forming a metal nitride layer includes forming the metal nitride layer with a rejuvenated Thickness, having a first thickness at the lower end and a second Thickness bigger than that first thickness is, near the opening having. In some embodiments according to the invention shows the rejuvenated Thickness of the metal nitride layer gradually increasing thickness, as well the metal nitride layer extends from the lower end to the opening.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht das Bilden einer Ti-reichen TiN-Schicht in der Vertiefung unter Verwendung eines Metall-Modus-Hohlkathoden-Magnetron- (HCM-) Zerstäubens auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer Ti-reichen TiN-Schicht in der Vertiefung unter Verwendung des Metall-Modus ferner das Einleiten von Ar und N2 während des HCM-Zerstäubens mit unterschiedlichen Flussraten auf.In some embodiments according to the invention, forming a metal nitride layer comprises forming a Ti-rich TiN layer in the recess using metal mode hollow cathode magnetron (HCM) sputtering. In some embodiments according to the invention, forming a Ti-rich TiN layer in the well using the metal mode further comprises introducing Ar and N 2 during HCM sputtering at different flow rates.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer Ti-reichen TiN-Schicht in der Vertiefung unter Verwendung des Metall-Modus ferner das Einleiten von Ar-Gas mit einer Flussrate, die größer als eine Flussrate von N2-Gas ist, während des Zerstäubens auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist während des Zerstäubens das Einleiten von Ar-Gas mit einer Flussrate, die größer als eine Flussrate von N2-Gas ist, das Einleiten von Ar mit einer Rate von etwa 135 sccm und das Einleiten von N2 mit etwa 28 sccm auf.In some embodiments according to the invention, forming a Ti-rich TiN layer in the well using the metal mode further comprises introducing Ar gas at a flow rate greater than a flow rate of N 2 gas during the operation Sputtering up. In some embodiments according to the invention, during sputtering, the introduction of Ar gas at a flow rate greater than a flow rate of N 2 gas entails introducing Ar at a rate of about 135 sccm and introducing N 2 about 28 sccm on.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer Ti-reichen TiN-Schicht in der Vertiefung unter Verwendung des Metall-Modus-Hohlkathoden-Magnetron- (HCM-) Zerstäubens ferner das Halten einer Kathode, die einem Ti-Ziel zugeordnet ist, bei einer Leistung von etwa 20 Kilowatt bis etwa 40 Kilowatt auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht ferner das Halten einer Temperatur von etwa 150°C und etwa 350°C in einer inneren HCM-Region auf.at some embodiments according to the invention indicates forming a Ti-rich TiN layer in the recess using the metal mode hollow cathode magnetron (HCM) sputtering further holding a cathode associated with a Ti target at a power of about 20 kilowatts to about 40 kilowatts. at some embodiments according to the invention For example, forming a metal nitride layer further comprises holding one Temperature of about 150 ° C and about 350 ° C in an inner HCM region.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer Metallschicht das Bilden einer CVD-Al-Schicht ohne einen Zusammenbruch des Vakuums relativ zu dem Bilden der Metall-Nitrid-Schicht auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer Metallschicht das Bilden einer CVD-Al-Schicht bei einer Temperatur von etwa 120°C bis etwa 130°C und bei einem Druck von etwa 5,0 Torr bis etwa 10,0 Torr und Ar-Gas, das mit einer Flussrate von etwa 300 sccm bis etwa 500 sccm geliefert wird, auf.at some embodiments according to the invention For example, forming a metal layer includes forming a CVD-Al layer without a collapse of the vacuum relative to the formation of the metal nitride layer on. In some embodiments according to the invention For example, forming a metal layer involves forming a CVD-Al layer a temperature of about 120 ° C up to about 130 ° C and at a pressure of about 5.0 Torr to about 10.0 Torr and Ar gas, that delivered at a flow rate of about 300 sccm to about 500 sccm will be on.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht das Zerstäuben eines Ti-Ziels auf ein Substrat, das die Vertiefung aufweist, unter Verwendung eines größeren Flusses von Ar im Vergleich zu N2 für ein Zeitintervall zwischen etwa 4 und 10 Sekunden auf. Das Zerstäuben des Ti-Ziels wird beendet, nachdem das Zeitintervall verstrichen ist.In some embodiments according to the invention, forming a metal nitride layer comprises sputtering a Ti target onto a substrate having the recess using a larger flux of Ar compared to N 2 for a time interval between about 4 and 10 Seconds up. The sputtering of the Ti target is terminated after the time interval has elapsed.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist ein Verfahren zum Bilden einer Metallschicht in einer integrierten Schaltung das Bilden einer TiN-Benetzungsschicht in einer Vertiefung eines Substrats mit einer ersten Konzentration von Stickstoff (N) in der Benetzungsschicht an einem unteren Ende der Vertiefung, die kleiner als eine zweite Konzentration von Stickstoff (N) in der Benetzungsschicht in der Nähe einer Öffnung der Vertiefung ist, auf. Eine Metallschicht wird an der TiN-Benetzungsschicht unter Verwendung einer chemischen Dampfabscheidung gebildet.at some embodiments according to the invention shows a method for forming a metal layer in an integrated Circuit forming a TiN wetting layer in a recess of a Substrate with a first concentration of nitrogen (N) in the Wetting layer at a lower end of the depression, the smaller as a second concentration of nitrogen (N) in the wetting layer near an opening the recess is on. A metal layer becomes on the TiN wetting layer formed using a chemical vapor deposition.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer TiN-Benetzungsschicht das Zerstäuben eines Titan-Ziels für ein Zeitintervall von etwa 3,0 Sekunden bis etwa 10,0 Sekunden auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung wird das Zerstäuben des Ziels nach dem Zeitintervall beendet.at some embodiments according to the invention For example, forming a TiN wetting layer comprises sputtering a Titan target for a time interval of about 3.0 seconds to about 10.0 seconds. In some embodiments according to the invention will atomise of the destination after the time interval ended.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer Ti-Benetzungsschicht das Einleiten von Ar- und N2-Gas mit unterschiedlichen Flussraten während des Metall-Modus-HCM-Zerstäubens auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer TiN-Benetzungsschicht ferner das Einleiten von Ar-Gas mit einer Flussrate, die größer als eine Flussrate von N2-Gas ist, auf.In some embodiments according to the invention, forming a Ti wetting layer comprises introducing Ar and N 2 gas at different flow rates during metal mode HCM sputtering. In some embodiments according to the invention, forming a TiN wetting layer further comprises introducing Ar gas at a flow rate greater than a flow rate of N 2 gas.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Einleiten von Ar-Gas mit einer Flussrate, die größer als eine Flussrate von N2-Gas während des Zerstäubens ist, das Einleiten von Ar mit einer Rate von etwa 135 sccm und das Einleiten von N2 mit etwa 28 sccm auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer TiN-Benetzungsschicht ferner das Halten einer Kathode, die einem Ti-Ziel zugeordnet ist, bei einer Leistung von etwa 20 Kilowatt bis etwa 40 Kilowatt auf.In some embodiments according to the invention, the introduction of Ar gas at a flow rate greater than a flow rate of N 2 gas during sputtering entails introducing Ar at a rate of about 135 sccm and introducing N 2 about 28 sccm on. In some embodiments according to the invention, forming a TiN wetting layer further comprises holding a cathode associated with a Ti target at a power of about 20 kilowatts to about 40 kilowatts on.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Bilden einer Metallschicht das Bilden einer CVD-Al-Schicht bei einer Temperatur von etwa 120°C bis etwa 130°C und bei einem Druck von etwa 5,0 Torr bis etwa 10,0 Torr auf, und Ar-Gas wird mit einer Flussrate von etwa 300 sccm bis etwa 500 sccm geliefert. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist ein Verfahren zum Bilden einer Metallschicht in einer integrierten Schaltung das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht in einer Vertiefung in einem Substrat auf. Ein Metallziel wird auf das Substrat in einer Ar/N2-Umgebung, die eine relativ hohe Konzentration von Argon (Ar) im Vergleich zu N2 aufweist, zerstäubt, um eine metallreiche Metall-Nitrid-Schicht in der Vertiefung mit einer ersten Konzentration von Stickstoff (N) an einem unteren Ende, die kleiner als eine zweite Konzentration von Stickstoff (N) an einer Öffnung der Vertiefung ist, zu bilden. Eine Metallschicht wird in der Vertiefung an der metallreichen Metall-Nitrid-Schicht unter Verwendung einer chemischen Dampfabscheidung ohne einen Zusammenbruch des Vakuums relativ zu dem Zerstäuben abgeschieden.In some embodiments according to the invention, forming a metal layer comprises forming a CVD-Al layer at a temperature of about 120 ° C to about 130 ° C and at a pressure of about 5.0 Torr to about 10.0 Torr, and Ar gas is supplied at a flow rate of about 300 sccm to about 500 sccm. In some embodiments according to the invention, a method of forming a metal layer in an integrated circuit comprises forming a metal nitride layer in a recess in a substrate. A metal target is sputtered onto the substrate in an Ar / N 2 environment having a relatively high concentration of argon (Ar) compared to N 2 to form a metal-rich metal nitride layer in the well at a first concentration Nitrogen (N) at a lower end, which is smaller than a second concentration of nitrogen (N) at an opening of the recess to form. A metal layer is deposited in the recess on the metal-rich metal nitride layer using chemical vapor deposition without a break in the vacuum relative to the sputtering.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Zerstäuben das Zerstäuben eines Titan-Ziels für ein Zeitintervall von etwa 3,0 Sekunden bis etwa 10,0 Sekunden auf. Das Zerstäuben des Ziels wird nach dem Zeitintervall beendet. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Zerstäuben ferner das Einleiten von Ar mit einer Flussrate, die größer als eine Flussrate von N2 ist, während des Zerstäubens auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Einleiten ferner das Einleiten von Ar mit einer Rate von etwa 135 sccm und das Einleiten von N2 mit etwa 28 sccm auf.In some embodiments according to the invention, the sputtering comprises sputtering a titanium target for a time interval of about 3.0 seconds to about 10.0 seconds. The atomization of the target is terminated after the time interval. In some embodiments according to the invention, the sputtering further comprises introducing Ar at a flow rate greater than a flow rate of N 2 during sputtering. In some embodiments according to the invention, the initiating further comprises introducing Ar at a rate of about 135 sccm and introducing N 2 at about 28 sccm.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Zerstäuben bzw. Sputtern das Zerstäuben eines Metall-Ziels unter Verwendung eines Metall-Modus-Hohlkathoden-Magnetron- (HCM-) Zerstäubens auf, das eine Kathode, die einem Ziel zugeordnet ist, bei einer Leistung von etwa 20 Kilowatt bis etwa 40 Kilowatt hält. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Zerstäuben ferner das Halten einer Temperatur von etwa 150°C und etwa 350°C in einer inneren HCM-Region auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Zerstäuben ferner das Abscheiden der Metallschicht in unterschiedlichen Abschnitten der Vertiefung mit unterschiedlichen Raten auf.at some embodiments according to the invention indicates the sputtering or sputtering the sputtering of a Metal Target Using a Metal-Mode Hollow Cathode Magnetron (HCM) sputtering on, which is a cathode, which is assigned to a goal, at a Power of about 20 kilowatts to about 40 kilowatts holds. at some embodiments according to the invention indicates the sputtering further maintaining a temperature of about 150 ° C and about 350 ° C in one inner HCM region on. In some embodiments according to the invention indicates the sputtering further depositing the metal layer in different sections deepening at different rates.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist das Abscheiden ferner das Abscheiden der Metallschicht mit unterschiedlichen Raten indirekt proportional zu einer Dicke der metallreichen Metall-Nitrid-Schicht in der Vertiefung auf.at some embodiments according to the invention the deposition further includes depositing the metal layer different rates indirectly proportional to a thickness of Metal-rich metal nitride layer in the depression.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist ein Verfahren zum Bilden einer Metallschicht bei einer integrierten Schaltung das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht an einem unteren Ende einer Vertiefung in einem Substrat zu einer ersten Dicke und an dem Substrat außerhalb der Vertiefung zu einer zweiten Dicke auf, wobei die erste Dicke etwa kleiner als oder gleich 10 Prozent der zweiten Dicke ist. Eine Metallschicht wird an der Schicht in der Vertiefung gebildet. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung ist die erste Dicke etwa oder kleiner als 5,0 Ångström. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung ist die zweite Dicke etwa 100 Ångström bis etwa 30 Ångström.at some embodiments according to the invention shows a method for forming a metal layer in an integrated Circuit forming a metal nitride layer at a lower end a recess in a substrate to a first thickness and at the substrate outside the recess to a second thickness, wherein the first thickness is less than or equal to 10 percent of the second thickness. A Metal layer is formed on the layer in the recess. at some embodiments according to the invention For example, the first thickness is about or less than 5.0 angstroms. In some embodiments according to the invention the second thickness is about 100 angstroms to about 30 angstroms.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist ein Verfahren zum Bilden einer Metallschicht bei einer integrierten Schaltung das Abscheiden einer CVD-Metallschicht an einer bezüglich der Dicke verjüngten metallreichen Metall-Nitrid-Schicht mit unterschiedlichen Raten innerhalb der Vertiefung indirekt proportional zu einer Dicke der metallreichen Metall-Nitrid-Schicht in der Vertiefung, an der die CVD-Metallschicht abgeschieden wird, auf.at some embodiments according to the invention shows a method for forming a metal layer in an integrated Circuit depositing a CVD metal layer on a relative to the Thick tapered metal-rich metal nitride layer with different rates within the depression indirectly proportional to a thickness of the metal-rich metal nitride layer in the recess the CVD metal layer is deposited on.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist eine Metallschicht bei einer integrierten Schaltung eine metallreiche Metall-Nitrid-Schicht in einer Vertiefung in einem Substrat, die eine erste Konzentration von Stickstoff (N) an einem unteren Ende, die kleiner als eine zweite Konzentration von Stickstoff (N) an einer Öffnung der Vertiefung ist, aufweist, und eine CVD-Metallschicht in der Vertiefung an der metallreichen Metall-Nitrid-Schicht auf. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weist die metallreiche Metall-Nitrid-Schicht eine erste Dicke außerhalb der Vertiefung und eine zweite Dicke an einem unteren Ende der Vertiefung auf, wobei die erste Dicke etwa kleiner als oder gleich 10 Prozent der zweiten Dicke ist.at some embodiments according to the invention For example, a metal layer in a integrated circuit has a metal-rich Metal nitride layer in a recess in a substrate containing a first concentration of nitrogen (N) at a lower end, the smaller than a second concentration of nitrogen (N) at an opening of the Well is, and a CVD metal layer in the recess on the metal-rich metal nitride layer. In some embodiments according to the invention The metal-rich metal nitride layer has a first thickness outside the recess and a second thickness at a lower end of the recess on, wherein the first thickness is about less than or equal to 10 percent the second thickness is.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Hohlkathoden-Magnetron- (HCM-) Zerstäubungsvorrichtung. 1 Fig. 10 is a schematic representation of a conventional hollow cathode magnetron (HCM) sputtering apparatus.

24 sind Querschnittsansichten von Kontaktlöchern mit darin gebildeten leitfähigen Materialien mit Hohlräumen gemäß der herkömmlichen Technik. 2 - 4 FIG. 12 are cross-sectional views of contact holes with conductive materials having cavities formed therein according to the conventional art. FIG.

5 ist eine Querschnittsansicht eines Kontaktlochs, das eine Barrieremetallschicht gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung aufweist. 5 FIG. 12 is a cross-sectional view of a contact hole comprising a barrier metal layer according to some embodiments of the invention. FIG has.

67 sind Querschnittsdarstellungen, die die Bildung einer ersten Metallbarriereschicht in einem Kontaktloch gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung darstellen. 6 - 7 FIG. 12 is cross-sectional views illustrating the formation of a first metal barrier layer in a contact hole according to some embodiments of the present invention. FIG.

8 ist eine schematische Darstellung einer HCM-Zerstäubungsvorrichtung, die bei einem Metall-Modus verwendet werden kann, um Metall-Nitrid-Barriereschichten gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung zu bilden. 8th FIG. 10 is a schematic representation of an HCM sputtering apparatus that may be used in a metal mode to form metal nitride barrier layers in accordance with some embodiments of the invention. FIG.

914 sind Querschnittsansichten, die die Bildung eines Kontaktlochs mit einer zweiten Metall-Nitrid-Schicht mit einer verjüngten Dicke, das gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung gebildet wird, darstellen. 9 - 14 FIG. 12 is cross-sectional views illustrating the formation of a contact hole with a second metal nitride layer having a tapered thickness formed according to some embodiments of the invention. FIG.

1525 sind Rasterelektronenmikroskop-Fotografien von gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung gebildeten exemplarischen Kontakten. 15 - 25 are scanning electron microscope photographs of exemplary contacts formed according to some embodiments of the invention.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN GEMÄSS DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF EXAMPLES ACCORDING TO THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung ist im Folgenden vollständiger unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung sollte jedoch nicht als auf die hierin dargelegten Ausführungsbeispiele begrenzt aufgefasst werden. Diese Ausführungsbeispiele sind vielmehr vorgesehen, derart, dass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist, und dieselben werden den Schutzbereich der Erfindung Fachleuten vollständig vermitteln. In den Zeichnungen sind die Dicken von Schichten und Regionen zur Klarheit übertrieben dargestellt. Gleiche Ziffern beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck "und oder" irgendeine und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Gegenstände.The The present invention is described more fully below with reference to FIG the attached drawings described in which embodiments of the invention are shown. However, this invention should not as construed as limited to the embodiments set forth herein become. These embodiments rather, such that this disclosure is thorough and Completely and they will be the scope of the invention to those skilled in the art Completely convey. In the drawings are the thicknesses of layers and regions exaggerated for clarity shown. The same numbers refer to the same elements throughout. As used herein, the term "and or" includes any and all combinations of one or more of the associated listed items.

Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck des Beschreibens von speziellen Ausführungsbeispielen und soll nicht die Erfindung begrenzen. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen "eine", "einer", "eines" und "die, der, das" ebenfalls die Pluralformen umfassen, es sei denn, dass es der Zusammenhang klar anders zeigt. Es ist ferner offensichtlich, dass die Ausdrücke "aufweisen" und/oder "aufweisend", wenn dieselben in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit von angegebenen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch nicht die Anwesenheit oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen derselben ausschließen.The Terminology used herein is for the purpose of describing only of special embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein the singular forms "one," "one," "one," and "the, that," are also plural forms unless the context clearly shows otherwise. It is further apparent that the terms "having" and / or "having" when used in this specification used, the presence of specified characteristics, integers, Specify steps, operations, elements, and / or components but not the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, Exclude components and / or groups thereof.

Es ist offensichtlich, dass, wenn auf ein Element, wie z. B. eine Schicht, eine Region oder ein Substrat, als sich "auf einem bzw. an einem" oder "oben auf bzw. an" ein anderes Element erstreckend Bezug genommen wird, dasselbe direkt auf bzw. an dem anderen Element sein kann oder sich direkt auf bzw. an das andere Element erstreckt oder dazwischen liegende Elemente ebenfalls vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz dazu auf ein Element als sich "direkt an bzw. auf' oder sich "direkt auf bzw. an" ein anderes Element erstreckend Bezug genommen wird, sind keine dazwischen liegenden Elemente vorhanden. Es ist ferner offensichtlich, dass, wenn auf ein Element als mit einem anderen Element "verbunden " oder "gekoppelt" Bezug genommen wird, dasselbe direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder dazwischen liegende Elemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz dazu auf ein Element als mit einem anderen Element "direkt verbunden" oder "direkt gekoppelt" Bezug genommen wird, sind keine dazwischen liegenden Elemente vorhanden. Gleiche Ziffern beziehen sich durch die gesamte Beschreibung auf gleiche Elemente.It is obvious that when on an element, such. A layer, a region or a substrate, as being "on one" or "on top of" another element is extended, the same directly on or on the may be another element or directly on or to the other Element extends or intervening elements also present could be. In contrast, when referring to an element as being "directly on" or "directly on" another element is referring to is taken, there are no intervening elements. It is further obvious that when on an item as with another element "connected" or "coupled", the same can be connected or coupled directly to the other element or intervening elements may be present. If in contrast to an element being referred to as being "directly connected" or "directly coupled" to another element, There are no intervening elements. Same numbers refer to the same elements throughout the description.

Es ist offensichtlich, dass, obwohl die Ausdrücke erster, zweiter, etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, diese Elemente, Komponenten, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke begrenzt sein sollen. Diese Ausdrücke werden lediglich verwendet, um ein Element, eine Komponente, eine Region, eine Schicht oder einen Abschnitt von einer anderen Region, Schicht oder einem Abschnitt zu unterscheiden. Ein erstes Element, eine erste Komponente, eine erste Region, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, die im Folgenden erörtert sind, könnten somit als ein zweites Element, eine zweite Komponente, eine zweite Region, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen.It It is obvious that although the terms first, second, etc. are used herein can be used around different elements, components, regions, layers and / or Sections describe these elements, components, layers and / or Sections should not be limited by these terms. These expressions are only used to represent an element, a component, a region, a layer or a section from another region, layer or a section to distinguish. A first element, one first component, a first region, a first layer or a first one Section, which is discussed below are, could thus as a second element, a second component, a second one Region, a second layer or a second section without departing from the teachings of the present invention.

Relative Ausdrücke, wie z. B. "unterer" oder "unteres Ende" und "oberer" oder "oberes Ende" können ferner hierin verwendet werden, um eine Beziehung eines Elements zu anderen Elementen, wie in den Figuren dargestellt ist, zu beschreiben. Es ist offensichtlich, dass relative Ausdrücke unterschiedliche Ausrichtungen der Vorrichtung zusätzlich zu der in den Figuren gezeigten Ausrichtung umfassen sollen. Wenn die Vorrichtung in den Figuren beispielsweise umgedreht wird, sind Elemente, die sich als an der "unteren" Seite von anderen Elementen befindend beschrieben sind, dann an "oberen" Seiten der anderen Elemente ausgerichtet. Der exemplarische Ausdruck "untere(r,s)" kann daher sowohl eine Ausrichtung von "untere(r,s)" als auf "obere(r,s)" abhängig von der speziellen Ausrichtung der Figur umfassen. Wenn ähnlicherweise die Vorrichtung in einer der Figuren umgedreht wird, sind Elemente, die als "unter" oder "unterhalb" anderer Elemente beschrieben sind, dann "oberhalb" der anderen Elemente ausgerichtet. Die exemplarischen Ausdrücke "unter" oder "unterhalb" können daher sowohl eine Ausrichtung von oberhalb als auch unterhalb umfassen.Relative expressions, such as. "Lower" or "lower end" and "upper" or "upper end" may also be used herein to describe a relationship of an element to other elements as illustrated in the figures. It will be understood that relative terms are intended to encompass different orientations of the device in addition to the orientation shown in the figures. For example, if the device in the figures is flipped over, elements described as being on the "lower" side of other elements, then on "upper" sides of FIG Aligned to other elements. The exemplary term "lower (r, s)" may therefore include both an orientation of "lower (r, s)" than "upper (r, s)" depending on the particular orientation of the figure. Similarly, if the device in one of the figures is turned over, elements described as "below" or "beneath" other elements are then aligned "above" the other elements. The exemplary terms "below" or "below" may therefore include both an orientation from above and below.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind hierin unter Bezugnahme auf Querschnitts- (und/oder Draufsicht-) Darstellungen beschrieben, die schematische Darstellungen von idealisierten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind. Als solches sind Variationen von den Formen der Darstellungen als ein Resultat von beispielsweise Herstellungsverfahren und/oder Herstellungstoleranzen zu erwarten. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sollten somit nicht als auf die speziellen Formen von Regionen, die hierin dargestellt sind, begrenzt aufgefasst werden, sondern sollen Abweichungen der Formen, die beispielsweise aus der Herstellung resultieren, umfassen. Eine geätzte Region, die als ein Rechteck dargestellt oder beschrieben ist, wird beispielsweise typischerweise abgerundete oder gekrümmte Merkmale aufweisen. Die Regionen, die in den Figuren dargestellt sind, sind somit hinsichtlich ihrer Natur schematisch und ihre Formen sollen nicht die präzise Form einer Region einer Vorrichtung darstellen und sollen nicht den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung begrenzen.embodiments of the present invention are described herein with reference to cross-sectional (and / or plan view) representations described, the schematic Representations of idealized embodiments of the present invention Invention are. As such, variations of the forms of the Illustrations as a result of, for example, manufacturing processes and / or manufacturing tolerances expected. Embodiments of the Thus, the present invention should not be considered as specific Forms of regions presented herein are construed to be limited but should be deviations of the forms, for example resulting in manufacture. An etched region as a rectangle is illustrated or described, for example, is typically rounded or curved Have features. The regions shown in the figures are thus schematic in nature and their shapes should not be the precise one Represent and not form the shape of a region of a device limit the scope of the present invention.

Sofern es nicht anders definiert ist, besitzen alle hierin verwendeten Ausdrücke (umfassend technische und wissenschaftliche Ausdrücke) die gleiche Bedeutung, wie sie üblicherweise durch Fachleute, die diese Erfindung betrifft, aufgefasst werden. Es ist ferner offensichtlich, dass Ausdrücke, wie dieselben, die in gewöhnlich verwendeten Wörterbüchern definiert sind, als eine Bedeutung aufweisend interpretiert werden sollten, die mit ihrer Bedeutung in dem Zusammenhang der relevanten Technik konsistent ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn interpretiert werden, sofern es hierin nicht ausdrücklich so definiert ist. Es ist für Fachleute ferner offensichtlich, dass Bezugnahmen auf eine Struktur oder ein Merkmal, das "benachbart" zu einem anderen Merkmal angeordnet ist, Teile aufweisen können, die das benachbarte Merkmal überlappen oder unter demselben liegen.Provided unless otherwise defined, all are used herein expressions (including technical and scientific terms) the same meaning as they usually do by those skilled in the art to which this invention pertains. It is further evident that terms such as those used in U.S. Pat usually used dictionaries are to be interpreted as having a meaning those with their meaning in the context of relevant technology is consistent, and not in an idealized or overly formal Meaning, unless expressly stated herein is defined. It is for It is further apparent to those skilled in the art that references to a structure or a feature that is "adjacent" to another Feature is arranged, may have parts that overlap the adjacent feature or below it.

Wie hierin offenbart, können bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung relativ dünne Abschnitte einer Metall-Nitrid-Schicht (z. B. Abschnitte mit einer Dicke von etwa 5,0 Ångström oder weniger) und/oder Abschnitte mit relativ niedrigen Konzentrationen von Stickstoff im Vergleich zu anderen Abschnitten eine relativ große Zahl von Keimbildungsstellen liefern. Die relativ große Zahl von Keimbildungsstellen kann die anschließende Bildung einer CVD-Al-Schicht an dem unteren Ende eines Kontaktlochs fördern, um die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass ein Aufwachsen des CVD-Al nahe der Öffnung des Kontaktlochs das Kontaktloch schließt, bevor die Bildung des CVD-Al innerhalb des Kontaktloches beendet ist (d. h. irgendeinen Hohlraum in dem Kontaktloch 522 füllt).As disclosed herein, in some embodiments of the invention, relatively thin portions of a metal nitride layer (eg, portions having a thickness of about 5.0 angstroms or less) and / or portions having relatively low concentrations of nitrogen may be used as compared to provide a relatively large number of nucleation sites to other sections. The relatively large number of nucleation sites may promote the subsequent formation of a CVD-Al layer at the bottom of a via to reduce the likelihood that growth of the CVD-Al near the opening of the via will close the via before the formation of the CVD-Al CVD-Al is completed within the contact hole (ie any cavity in the contact hole 522 fills).

5 ist ein Querschnittsdiagramm, das eine Metall-Nitrid-Barriereschicht mit einer verjüngten Dicke in einem Kontaktloch mit variierenden Konzentrationen von Stickstoff in derselben gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigt. Ein Kontaktloch 522 in einer dielektrischen Zwischenschicht 520 weist insbesondere eine Barrieremetallschicht 530, die in derselben gebildet ist, auf. Eine Metall-Nitrid-Barriereschicht 540 ist an der Barrieremetallschicht 530 in dem Kontaktloch 522 gebildet. Wie in 5 gezeigt ist, ist die Dicke der Metall-Nitrid-Barriereschicht 540 an der Seitenwand in dem Kontaktloch 522 verjüngt, derart, dass eine Dicke t1 eines Abschnitts 542 der Metall-Nitrid-Barriereschicht 540 an einem unteren Ende des Kontaktlochs 522 kleiner als eine Dicke t2 eines Abschnitts 544 der Metall-Nitrid-Barriereschicht 540 außerhalb des Kontaktlochs 522 (beispielsweise an einer oberen Oberfläche der Barrieremetallschicht 530) ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung ist die Barrieremetallschicht 530 Ti oder eine mehrschichtige Ti/TiN-Struktur. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung ist die Metall-Nitrid-Barriereschicht 540 eine Ti-reiche TiN-Schicht. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck "Ti-reiches TiN" Hohlkathoden-Magnetron- (HCM-) Metall-Modus-TiN-Schichten. Ti-reich bezieht sich insbesondere darauf, dass die Stöchiometrie der abgeschiedenen TiN-Schicht in dem Kontaktloch des Substrats derart ist, dass mehr Ti in der TiN-Schicht als N2 umfasst ist. 5 FIG. 12 is a cross-sectional diagram showing a metal nitride barrier layer having a tapered thickness in a contact hole with varying concentrations of nitrogen therein according to some embodiments of the invention. FIG. A contact hole 522 in a dielectric interlayer 520 in particular has a barrier metal layer 530 which is formed in the same on. A metal-nitride barrier layer 540 is at the barrier metal layer 530 in the contact hole 522 educated. As in 5 is shown, the thickness of the metal nitride barrier layer 540 on the side wall in the contact hole 522 tapered, such that a thickness t 1 of a section 542 the metal-nitride barrier layer 540 at a lower end of the contact hole 522 smaller than a thickness t 2 of a section 544 the metal-nitride barrier layer 540 outside the contact hole 522 (For example, on an upper surface of the barrier metal layer 530 ). In some embodiments according to the invention, the barrier metal layer is 530 Ti or a multi-layered Ti / TiN structure. In some embodiments according to the invention, the metal nitride barrier layer is 540 a Ti-rich TiN layer. As used herein, the term "Ti-rich TiN" includes hollow cathode magnetron (HCM) metal mode TiN layers. Specifically, Ti-rich refers to the stoichiometry of the deposited TiN layer in the contact hole of the substrate being such that more Ti is included in the TiN layer than N 2 .

Wie in 5 gezeigt ist, ist die Dicke der Metall-Nitrid-Barriereschicht 540 entlang der Seitenwand des Kontaktlochs 522 von einer Öffnung desselben hin zu einem unteren Ende des Kontaktlochs 52 erstreckend, allmählich reduziert. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung ist die Dicke t1 der Metall-Nitrid-Barriereschicht 540 bei dem Abschnitt 542 etwa kleiner (oder kleiner als) 10% der Dicke t2 des Abschnitts 544 der Metall-Nitrid-Barriereschicht 540. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung ist beispielsweise die Dicke des Abschnitts 544 einer Ti-reichen TiN-Schicht 540 etwa 50 Ångström, während die Dicke des Abschnitts 542 der Ti-reichen TiN-Schicht 540 etwa 5,0 Ångström oder kleiner ist.As in 5 is shown, the thickness of the metal nitride barrier layer 540 along the side wall of the contact hole 522 from an opening thereof to a lower end of the contact hole 52 extending, gradually reduced. In some embodiments according to the invention, the thickness t 1 is the metal-nitride barrier layer 540 at the section 542 approximately less (or less than) 10% of the thickness t 2 of the section 544 the metal-nitride barrier layer 540 , For example, in some embodiments according to the invention, the thickness of the section 544 a Ti-rich TiN layer 540 about 50 angstroms, while the thickness of the section 542 the Ti-rich TiN layer 540 is about 5.0 angstroms or smaller.

Es ist offensichtlich, dass die relativ dünnen Abschnitte der Ti-reichen TiN-Schicht 540 (z. B. der Abschnitt mit einer Dicke von etwa 5,0 Ångström oder kleiner) eine relativ große Zahl von Keimbildungsstellen liefern können (und können bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung die darunter liegende Ti/TiN-Schicht freilegen). Eine sehr dünne Ti-reiche TiN-Schicht 540 kann beispielsweise teilweise eine darunter liegende CVD-Ti/TiN-Schicht freilegen, die leichter die Abscheidung des CVD-Al im Vergleich zu der Barrieremetallschicht 530, wie z. B. einer Ti/TiN-Schicht, fördern kann. Die relativ große Zahl der Keimbildungsstellen kann die anschließende Bildung einer CVD-Al-Schicht an dem unteren Ende des Kontaktlochs 522 fördern, um die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass ein Aufwachsen des CVD-Al nahe der Öffnung des Kontaktlochs 522 das Kontaktloch 522 schließt, bevor die Bildung des CVD-Al innerhalb des Kontaktlochs 522 beendet ist (d. h. irgendeinen Hohlraum in dem Kontaktloch 522 füllt).It is obvious that the relatively thin portions of the Ti-rich TiN layer 540 (e.g., the portion having a thickness of about 5.0 Angstroms or smaller) can provide a relatively large number of nucleation sites (and may, in some embodiments according to the invention, expose the underlying Ti / TiN layer). A very thin Ti-rich TiN layer 540 For example, it may partially expose an underlying CVD Ti / TiN layer, which facilitates the deposition of the CVD-Al compared to the barrier metal layer 530 , such as As a Ti / TiN layer, can promote. The relatively large number of nucleation sites may be the subsequent formation of a CVD-Al layer at the bottom of the contact hole 522 Promote to reduce the likelihood that a growth of CVD-Al near the opening of the contact hole 522 the contact hole 522 closes before the formation of the CVD-Al within the contact hole 522 is finished (ie any cavity in the contact hole 522 fills).

Es ist offensichtlich, dass bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung die Konzentration von Stickstoff (N) in der Ti-reichen TiN-Schicht 540 in dem Abschnitt 544 größer als in dem Abschnitt 542 ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung ist, mit anderen Worten, die Konzentration von Stickstoff (N) in der Ti-reichen TiN-Schicht 540 außerhalb des Kontaktlochs 522 größer als innerhalb des Kontaktlochs 522 und insbesondere an dem unteren Ende des Kontaktlochs 522 bei dem Abschnitt 542. Es ist ferner offensichtlich, dass bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung die Stickstoff- (N-) Konzentration in der Ti-reichen TiN-Schicht 540 zusammen mit der verjüngten Dicke der Ti-reichen TiN-Schicht 540 an der Seitenwand des Kontaktlochs 522 variiert.It is apparent that in some embodiments according to the invention, the concentration of nitrogen (N) in the Ti-rich TiN layer 540 in the section 544 larger than in the section 542 is. In other embodiments, in accordance with the invention, the concentration of nitrogen (N) in the Ti-rich TiN layer is 540 outside the contact hole 522 larger than inside the contact hole 522 and in particular at the lower end of the contact hole 522 at the section 542 , It is further apparent that in some embodiments according to the invention, the nitrogen (N) concentration in the Ti-rich TiN layer 540 together with the tapered thickness of the Ti-rich TiN layer 540 on the side wall of the contact hole 522 varied.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung kann die variierte Konzentration von Stickstoff (N) in der Ti-reichen TiN-Schicht 540 ferner die Wachstumsrate einer CVD-Al-Schicht in dem Kontaktloch 522 beeinflussen. Das CVD-Al kann insbesondere leichter an den Abschnitten der Ti-reichen TiN-Schicht 540, die die im Vergleich zu den Abschnitten, die die größeren Konzentrationen aufweisen, relativ niedrigen Konzentrationen von Stickstoff (N) aufweisen, abgeschieden werden. Das CVD-Al kann dementsprechend an den Abschnitten der Ti-reichen TiN-Schicht 540, die die niedrigeren Konzentrationen von Stickstoff (N) (z. B. an dem unteren Ende des Kontaktlochs 522) im Vergleich zu den Abschnitten mit den größeren Konzentrationen von Stickstoff (N) (z. B. außerhalb des Kontaktlochs 522) aufweisen, schneller abgeschieden werden.In some embodiments according to the invention, the varied concentration of nitrogen (N) in the Ti-rich TiN layer 540 Further, the growth rate of a CVD-Al layer in the contact hole 522 influence. In particular, the CVD-Al can be easier on the sections of the Ti-rich TiN layer 540 which have the relatively low concentrations of nitrogen (N) compared to the portions having the higher concentrations. Accordingly, the CVD-Al may be attached to the portions of the Ti-rich TiN layer 540 containing the lower concentrations of nitrogen (N) (eg at the lower end of the contact hole 522 ) compared to the sections with the larger concentrations of nitrogen (N) (eg outside the contact hole 522 ), are deposited faster.

Eine CVD-Al-Schicht 550 in dem Kontaktloch 522 und an einer oberen Oberfläche der Ti-reichen TiN-Schicht 540 kann unter Verwendung einer chemischen Dampfabscheidung (CVD) in situ mit der Bildung der Ti-reichen TiN-Schicht 540 gebildet werden. Es ist offensichtlich, dass die CVD-Al-Schicht 550 mit variablen Raten innerhalb des Kontaktlochs 522 aufgrund der relativen Zahl von Keimbildungsstellen in der darunter liegenden Barrieremetallschicht 530 an dem unteren Ende des Kontaktlochs 522 im Vergleich zu den unterschiedlichen Abschnitten der Ti-reichen TiN-Schicht 540 in dem Kontaktloch 522 aufgewachsen werden kann.A CVD Al layer 550 in the contact hole 522 and on an upper surface of the Ti-rich TiN layer 540 can be performed using chemical vapor deposition (CVD) in situ with the formation of the Ti-rich TiN layer 540 be formed. It is obvious that the CVD-Al layer 550 with variable rates within the contact hole 522 due to the relative number of nucleation sites in the underlying barrier metal layer 530 at the lower end of the contact hole 522 compared to the different portions of the Ti-rich TiN layer 540 in the contact hole 522 can be raised.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung kann, mit anderen Worten, die CVD-Al-Schicht 550 an der teilweise freigelegten Ti/TiN-Schicht 530 an dem unteren Ende des Kontaktlochs 522 (oder dünnen Abschnitten der Ti-reichen TiN-Schicht 540) aufgrund der relativ großen Zahl der Keimbildungsstellen, die durch diesen Typ von Schicht geliefert wird, im Vergleich zu einem dickeren Abschnitt der Ti-rei chen TiN-Schicht 540 leichter gebildet werden. Die CVD-Al-Schicht 550 kann ferner an der Seitenwand annähernd an die Öffnung des Kontaktlochs 522 aufgrund der zunehmenden Konzentration und/oder Dicke von N2 in derselben langsamer gebildet werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung kann die CVD-Al-Schicht 550 an der Ti-reichen TiN-Schicht 540 mit einer Rate gebildet werden, die zu der Dicke der Ti-reichen TiN-Schicht 540 und/oder der Konzentration von Stickstoff in der Ti-reichen TiN-Schicht 540 indirekt proportional ist.In some embodiments according to the invention, in other words, the CVD-Al layer 550 on the partially exposed Ti / TiN layer 530 at the lower end of the contact hole 522 (or thin portions of the Ti-rich TiN layer 540 ) due to the relatively large number of nucleation sites provided by this type of layer as compared to a thicker portion of the Ti-rich TiN layer 540 be formed easier. The CVD Al layer 550 can also be on the side wall approximately to the opening of the contact hole 522 be formed slower due to the increasing concentration and / or thickness of N 2 in the same. In some embodiments according to the invention, the CVD-Al layer 550 on the Ti-rich TiN layer 540 be formed at a rate corresponding to the thickness of the Ti-rich TiN layer 540 and / or the concentration of nitrogen in the Ti-rich TiN layer 540 is indirectly proportional.

Die CVD-Al-Schicht 550 kann daher anfangs schneller an dem unteren Ende des Kontaktlochs 522 und mehr als näher bei der Öffnung des Kontaktlochs 522 und außerhalb des Kontaktlochs 522 abgeschieden werden, wodurch das CVD-Al von dem unteren Ende des Kontaktlochs 522 hin zu der Öffnung abgeschieden wird, was die Problemtypen, die im Vorhergehenden unter Bezugnahme auf die herkömmlichen Lösungsansätze erörtert sind, vermeiden kann.The CVD Al layer 550 Therefore, it can start faster at the lower end of the contact hole 522 and more than closer to the opening of the contact hole 522 and outside the contact hole 522 are deposited, whereby the CVD-Al from the lower end of the contact hole 522 towards the opening, which can avoid the types of problems discussed above with reference to the conventional approaches.

67 sind Querschnittsansichten, die die Bildung eines Kontaktlochs in einem Substrat gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung darstellen. Wie in 6 gezeigt ist, wird insbesondere eine gemusterte bzw. strukturierte dielektrische Zwischenschicht 620 an einem Substrat 610 gebildet, die ein Kontaktloch 622, das einen Abschnitt des Substrats 610 in demselben freilegt, liefert. Obwohl 6 ein Kontaktloch 622 zeigt, ist offensichtlich, dass die Ausführungsbeispiele, die hierin erörtert sind, gleichermaßen auf eine allgemeinere "Vertiefung", wie z. B. ein Graben oder ein Loch in der dielektrischen Zwischenschicht, anwendbar sind. 6 - 7 FIG. 15 are cross-sectional views illustrating formation of a contact hole in a substrate according to some embodiments of the invention. FIG. As in 6 In particular, a patterned or patterned dielectric interlayer is shown 620 on a substrate 610 formed, which is a contact hole 622 that is a section of the substrate 610 in the same supplies. Even though 6 a contact hole 622 4, it is obvious that the embodiments discussed herein are equally applicable to a more general "well", such as e.g. B. a trench or a hole in the dielectric interlayer, are applicable.

Gemäß 7 wird eine Metallbarriereschicht 630 in dem Kontaktloch 622 gebildet, um beispielsweise eine Haftschicht für anschließend gebildete Schichten, die an derselben abgeschieden werden, zu liefern. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung ist die Metallbarriereschicht 630 ein TiN oder ein Ti/TiN (d. h. eine mehrschichtige Barrieremetallschicht, die Schichten aus Ti und TiN aufweist). Die Ti- und TiN-Schichten können unter Verwendung einer CVD, einer physikalischen Dampfabscheidung (PVD; PVD = Physical Vapor Deposition) und/oder einer Atomschich tabscheidung (ALD; ALD = Atomic Layer Deposition) gebildet werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung kann die Ti/TiN-Schicht unter Verwendung einer Plasma-CVD mit TiCl4 gebildet werden, um das Ti zu bilden, während die TiN-Schicht über eine CVD mit TiCl4 als eine Ti-Quelle und NH3 als eine Stickstoffquelle gebildet werden kann. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung ist die Metallbarriereschicht 630 eine einzelne Schicht, wie z. B. ein TiN, unter Verwendung der vorhergehenden gleichen Verfahren.According to 7 becomes a metal barrier layer 630 in the contact hole 622 formed, for example, an adhesive layer for subsequently formed layers deposited on the same to deliver. In some embodiments according to the invention, the metal barrier layer is 630 a TiN or a Ti / TiN (ie, a multilayer barrier metal layer having layers of Ti and TiN). The Ti and TiN layers may be formed using CVD, Physical Vapor Deposition (PVD) and / or Atomic Layer Deposition (ALD). In some embodiments according to the invention, the Ti / TiN layer can be formed using a plasma CVD with TiCl 4 to form the Ti, while the TiN layer is formed via a CVD with TiCl 4 as a Ti source and NH 3 can be formed as a nitrogen source. In some embodiments according to the invention, the metal barrier layer is 630 a single layer, such as A TiN, using the foregoing same methods.

8 ist eine schematische Darstellung einer HCM-Zerstäubungsvorrichtung 800, die gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung in einem Metall-Modus, der verwendet wird, um Ti-reiche TiN-Schichten in Kontaktlöchern zu fertigen, betrieben wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung wird ein Substrat 808, das eine gemusterte dielektrische Zwischenschicht mit einer Metallbarriereschicht in derselben aufweist, in einer inneren Region 816 der HCM-Zerstäubungsvorrichtung 800 platziert. Die HCM-Zerstäubungsvorrichtung 800 weist ein "gewölbtes" Ti-Ziel 802 auf, das durch Elektromagneten 806A-H umgeben ist. Beim Betrieb gemäß einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung wird das Substrat 810 bei einer Temperatur zwischen etwa 150°C und 350°C während des Zerstäubens des Ti-Ziels 802 gehalten. Ar- und N2-Gase werden zu der inneren Region 816 mit unterschiedlichen Raten geliefert. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung wird ferner eine Kathode, die dem gewölbten Ti-Ziel 802 zugeordnet ist, bei einer Leistung von etwa 20 bis etwa 40 Kilowatt während des Abscheidungsverfahrens gehalten. 8th is a schematic representation of a HCM sputtering apparatus 800 which, according to some embodiments of the invention, operates in a metal mode used to fabricate Ti-rich TiN layers in contact holes. In some embodiments according to the invention, a substrate becomes 808 having a patterned dielectric interlayer having a metal barrier layer therein, in an inner region 816 the HCM sputtering device 800 placed. The HCM sputtering device 800 has a "domed" Ti target 802 on that by electromagnet 806A -H is surrounded. In operation according to some embodiments of the invention, the substrate becomes 810 at a temperature between about 150 ° C and 350 ° C during sputtering of the Ti target 802 held. Ar and N 2 gases become the inner region 816 delivered at different rates. Further, in some embodiments according to the invention, a cathode corresponding to the domed Ti target 802 is maintained at a power of about 20 to about 40 kilowatts during the deposition process.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung ist die Rate, mit der Ar-Gas zu der inneren Region 816 geliefert wird, größer als die Rate, mit der N2-Gas geliefert wird, wodurch die Bildung der Ti-reichen TiN-Schicht in den Kontaktlöchern 622 des Substrats 810 (worauf hierin als in dem "Metall-Modus" betrieben Bezug genommen wird) ermöglicht wird, derart, dass mehr Ti als N2 in der TiN-Schicht umfasst ist.In some embodiments according to the invention, the rate at which Ar gas is to the inner region 816 greater than the rate at which N 2 gas is delivered, thereby forming the Ti-rich TiN layer in the contact holes 622 of the substrate 810 (herein referred to as being operated in the "metal mode"), such that more Ti than N 2 is included in the TiN layer.

Die Abscheidung kann eine Ti-reiche TiN-Schicht 940 mit einer verjüngten Dicke und mit einer variierten Konzentration von Stickstoff (N) in derselben, wie in 9 gezeigt ist, erzeugen. Es ist offensichtlich, dass eine Ti-reiche TiN-Schicht 940 außerhalb eines Kontaktlochs 922 (d. h. näher zu dem Ti-Ziel) dicker als innerhalb des Kontaktlochs 922 (und hauptsächlich an dem unteren Ende des Kontaktlochs 922) aufgrund der Tatsache ist, dass das untere Ende des Kontaktlochs 922 von dem Ti-Ziel weiter entfernt ist, als die Abschnitte außerhalb des Kontaktlochs 922. Entsprechend sind die Abschnitte der Ti-reichen TiN-Schicht 940 außerhalb des Kontaktlochs 922 dicker als Abschnitte der Ti-reichen TiN-Schicht 940, die sich innerhalb des Kontaktlochs 922 befinden (und insbesondere als die Abschnitte am unteren Ende des Kontaktlochs 922).The deposition may be a Ti-rich TiN layer 940 with a tapered thickness and with a varied concentration of nitrogen (N) in it, as in 9 is shown generate. It is obvious that a Ti-rich TiN layer 940 outside a contact hole 922 (ie, closer to the Ti target) thicker than inside the contact hole 922 (and mainly at the lower end of the contact hole 922 ) due to the fact that the lower end of the contact hole 922 is farther away from the Ti target than the portions outside the contact hole 922 , Accordingly, the portions of the Ti-rich TiN layer 940 outside the contact hole 922 thicker than portions of the Ti-rich TiN layer 940 that are inside the contact hole 922 located (and in particular as the sections at the bottom of the contact hole 922 ).

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung weisen, ebenfalls aufgrund der Tatsache, dass die Abschnitte der Ti-reichen TiN-Schicht 940 in dem Kontaktloch 922 von dem N2-Gas, das in die innere Region 816 eingeleitet wird, ferner sind und daher weniger N2 als Abschnitte, die näher zu dem Ti-Ziel sind, ausgesetzt sein können, die ferneren Abschnitte der Ti-reichen TiN-Schicht 940 innerhalb des Kontaktlochs 922 eine niedrigere Konzentration von N2 in denselben auf. Die Abschnitte der Ti-reichen TiN-Schicht 940, die wenigeren Mengen von N2 ausgesetzt sind, besitzen daher in denselben relativ zu den Abschnitten der Ti-reichen TiN-Schicht 940 außerhalb des Kontaktlochs 922 niedrigere Konzentrationen von Stickstoff (N). Das verjüngte Profil der Ti-reichen TiN-Schicht 940 an der Seitenwand des Kontaktlochs 922 weist ferner erstreckend von der Öffnung des Kontaktlochs 922 hin zu dem unteren Ende des Kontaktlochs 922 eine allmählich abnehmende Konzentration von N2 in demselben auf.In some embodiments according to the invention, also due to the fact that the portions of the Ti-rich TiN layer 940 in the contact hole 922 from the N 2 gas that enters the inner region 816 and, therefore, fewer N 2 may be exposed as portions closer to the Ti target, the further portions of the Ti rich TiN layer 940 within the contact hole 922 a lower concentration of N 2 in them. The sections of the Ti-rich TiN layer 940 Therefore, they are exposed to less amounts of N 2 in the same relative to the portions of the Ti-rich TiN layer 940 outside the contact hole 922 lower concentrations of nitrogen (N). The tapered profile of the Ti-rich TiN layer 940 on the side wall of the contact hole 922 also extends from the opening of the contact hole 922 towards the lower end of the contact hole 922 a gradually decreasing concentration of N 2 in it.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung hängt die Konzentration von N2 und die Dicke der Ti-reichen TiN-Schicht 940 von der Dauer der Abscheidung der TiN-Schicht ab. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung kann die Konzentration von N2 in der Ti-reichen TiN-Schicht 940 ferner von den relativen Flussraten der Prozessgase bzw. Verarbeitungsgase sowie von der Leistung, die an die Kathode angelegt ist, die dem TiN-Ziel zugeordnet ist, abhängen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung wird das Zerstäuben des Ti-Ziels für etwa 3,0 bis etwa 10,0 Sekunden vorzugsweise für etwa 4,0 bis etwa 6,0 Sekunden durchgeführt.In some embodiments according to the invention, the concentration of N 2 and the thickness of the Ti-rich TiN layer are dependent 940 from the duration of deposition of the TiN layer. In some embodiments according to the invention, the concentration of N 2 in the Ti-rich TiN layer 940 Furthermore, the relative flow rates of the process gases and the power applied to the cathode, which is assigned to the TiN target depend. In further embodiments according to the invention, the sputtering of the Ti target is performed for about 3.0 to about 10.0 seconds, preferably for about 4.0 to about 6.0 seconds.

Diese Verarbeitungszeiten können die Bildung der Ti-reichen TiN-Schicht 940 derart fördern, dass die Dicke an dem unteren Ende des Kontaktloches etwa 10% von (oder kleiner als) die Dicke der Ti-reichen TiN-Schicht 940 außerhalb des Kontaktlochs 922 ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung ist beispielsweise die Dicke der TiN-reichen TiN-Schicht 940 an dem unteren Ende des Kontaktlochs 922 ausreichend dünn, um die darunter liegende CVD-Ti/TiN-Metallbarriereschicht oder die darunter liegende CVD-Ti-Metallbarriereschicht (oder etwa 5,0 Ångström oder kleiner an Stellen an dem unteren Ende) freizulegen, währen die Dicke der Ti-reichen TiN-Schicht 940 außerhalb des Kontaktloches etwa 50,0 Ångström beträgt.These processing times can be the formation of the Ti-rich TiN layer 940 such that the thickness at the lower end of the contact hole is about 10% of (or less than) the thickness of the Ti-rich TiN layer 940 outside the contact hole 922 is. For example, in some embodiments according to the invention, the thickness of the TiN-rich TiN layer is TiN 940 at the lower end of the contact hole 922 sufficiently thin to cover the underlying CVD Ti / TiN metal barrier layer or the underlying CVD Ti metal barrier layer (or about 5.0 Angstroms or less in Stel len at the lower end), while the thickness of the Ti-rich TiN layer 940 outside the contact hole is about 50.0 angstroms.

1014 sind Querschnittsansichten, die die Bildung einer CVD-Al-Schicht 1050 in einem Kontaktloch 1022, das gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung gebildet wird, darstellen. Die in 1014 gezeigten Querschnittsansichten können insbesondere unter Verwendung eines CVD-Al-Abscheidungsverfahrens an der Tireichen TiN-Schicht 940, die in 9 gezeigt ist, gebildet werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung wird das Substrat von der inneren Region 816 zu der CVD-Kammer ohne einen Zusammenbruch des Vakuums bewegt, derart, dass die CVD-Al-Schicht 1050 in situ gebildet werden kann. Das CVD-Al-Verfahren kann bei einer Temperatur von etwa 120°C bis etwa 130°C und vorzugsweise bei etwa 125°C durchgeführt werden. Die CVD-Al-Abscheidung kann bei einem Druck von etwa 5,0 Torr bis etwa 10,0 Torr und vorzugsweise bei etwa 9,0 Torr durchgeführt werden. Das Trägergas kann Ar sein, das mit einer Flussrate von etwa 300 sccm bis etwa 500 sccm dort geliefert wird, wo die CVD-Al-Schicht 1050 unter Verwendung der metallorganischen chemischen Dampfabscheidung (MOCVD; MOCVD = Metal Organic Chemical Vapor Deposition) gebildet wird. Die Al-Quelle kann Methylpyrrolidin-Alan (MPA), Dimethylethylamin-Alan (DMEAA), Dimethylaluminium-Hydrid (DMAH) und/oder Trimethylamin-Alan (TMAA) sein. 10 - 14 are cross-sectional views illustrating the formation of a CVD-Al layer 1050 in a contact hole 1022 , which is formed according to some embodiments of the invention represent. In the 10 - 14 In particular, cross-sectional views shown using a CVD-Al deposition method on the TiN Ti layer 940 , in the 9 is shown formed. In some embodiments according to the invention, the substrate becomes of the inner region 816 moved to the CVD chamber without a collapse of the vacuum, such that the CVD-Al layer 1050 can be formed in situ. The CVD-Al process may be carried out at a temperature of from about 120 ° C to about 130 ° C, and preferably at about 125 ° C. The CVD-Al deposition can be performed at a pressure of about 5.0 Torr to about 10.0 Torr, and preferably about 9.0 Torr. The carrier gas may be Ar which is supplied at a flow rate of about 300 sccm to about 500 sccm where the CVD-Al layer 1050 is formed using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). The Al source may be methylpyrrolidine-alane (MPA), dimethylethylamine-alane (DMEAA), dimethylaluminum hydride (DMAH) and / or trimethylamine-alane (TMAA).

Die relativ große Zahl von Keimbildungsstellen, die in den dünnen Abschnitten der Ti-reichen TiN-Schicht 1040 (die die darunter liegende CVD-Ti/TiN-Barriereschicht oder die darunter liegende CVD-TiN-Barriereschicht effektiv freiliegen kann) umfasst ist, kann die Abscheidung des CVD-Al 1050, startend an dem unteren Ende des Kontaktlochs 1022 und hin zu der Öffnung des Kontaktlochs 1022 fortschreitend, wie in 12 gezeigt ist, fördern.The relatively large number of nucleation sites occurring in the thin sections of the Ti-rich TiN layer 1040 (which can effectively expose the underlying CVD Ti / TiN barrier layer or the underlying CVD TiN barrier layer), the deposition of the CVD-Al 1050 starting at the lower end of the contact hole 1022 and toward the opening of the contact hole 1022 progressing, as in 12 shown, promote.

Bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung wird eine Metallschicht 1300, wie z. B. ein Al oder eine Al-Legierung, an dem CVD-Al 1050, das durch ein Aufschmelzen bei einer Temperatur von etwa 350°C bis etwa 500°C, wie in 13 gezeigt ist, gewärmt wird, gebildet. Die aufgeschmolzene bzw. wiederverflüssigte Metallschicht 1300 wird planarisiert, um eine Metallverdrahtungsschicht 1470, wie in 14 gezeigt ist, zu liefern.In some embodiments according to the invention, a metal layer 1300 , such as As an Al or an Al alloy to the CVD-Al 1050 melted by melting at a temperature of about 350 ° C to about 500 ° C, as in 13 is shown, warmed, formed. The molten or reliquefied metal layer 1300 is planarized to a metal wiring layer 1470 , as in 14 is shown to deliver.

1518 sind Abtastelektronenmikroskopie- (SEM-; SEM = Scanning Electron Microscopy) Fotografien, die eine selektive Abscheidung eines CVD-Al in Kontaktlöchern, die gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung gebildet wurden, zeigen. Die in 1518 gezeigten exemplarischen Proben wurden bei einer kritischen Abmessung von 70 nm und mit einem Kontakt mit einer Tiefe von etwa 350 nm gebildet. Eine Ti/TiN-Barriereschicht wurde an einem dielektrischen Zwischenschichtmuster, das ein Kontaktloch aufweist, unter Verwendung einer Plasma-CVD und eines thermischen CVD-Verfahrens unter Verwendung von TiCl4 und NH3 als Ti- bzw. N2-Quelle gebildet. 15 - 18 are scanning electron micrograph (SEM) photographs which show selective deposition of a CVD-Al in contact holes formed in accordance with some embodiments of the invention. In the 15 - 18 Exemplary samples shown were formed at a critical dimension of 70 nm and with a contact having a depth of about 350 nm. A Ti / TiN barrier layer was formed on a dielectric interlayer pattern having a contact hole using plasma CVD and a thermal CVD method using TiCl 4 and NH 3 as Ti and N 2 source, respectively.

Eine Ti-reiche TiN-Schicht wurde in dem Kontaktloch unter Verwendung eines Metall-Modus-HCM, wie im Vorhergehenden offenbart ist, gebildet. Die CVD-Al-Schicht wurde an der Ti-reichen TiN-Schicht in situ gebildet. 1518 zeigen insbesondere die CVD-Al-Abscheidung in Intervallen von 10 Sekunden, 20 Sekunden, 30 Sekunden bzw. 40 Sekunden. 1518 zeigen ferner, dass die CVD-Al-Schicht anfangs an dem unteren Ende des Kontaktloches (siehe 15) und hin zu der Öffnung desselben (siehe 18) fortschreitend abgeschieden wurde. Ar- und N2-Gase wurden zu der HCM-Vorrichtung mit jeweiligen Raten von 135 sccm und 28 sccm zugeführt. Das Zerstäubungsverfahren, das verwendet wird, um die Ti-reiche TiN-Schicht zu bilden, wurde ferner für etwa 5,0 Sekunden ausgeführt.A Ti-rich TiN layer was formed in the contact hole using a metal-mode HCM as disclosed above. The CVD-Al layer was formed in situ on the Ti-rich TiN layer. 15 - 18 In particular, the CVD-Al deposition is shown at intervals of 10 seconds, 20 seconds, 30 seconds, and 40 seconds, respectively. 15 - 18 further show that the CVD-Al layer is initially at the lower end of the contact hole (see 15 ) and towards the opening (see 18 ) was deposited progressively. Ar and N 2 gases were supplied to the HCM device at respective rates of 135 sccm and 28 sccm. The sputtering process used to form the Ti-rich TiN layer was further carried out for about 5.0 seconds.

19 ist eine SEM-Fotografie, die die Bildung einer auf die in 18 gezeigte Struktur aufgeschmolzenen PVD-Al-Schicht darstellt. Wie in 19 gezeigt ist, ist das Innere des vertieften Bereichs mit CVD-Al ohne irgendwelche offensichtlichen Hohlräume gefüllt. 19 is a SEM photography that is the formation of an on the in 18 shown structure molten PVD-Al layer represents. As in 19 is shown, the interior of the recessed area is filled with CVD-Al without any obvious voids.

20A und 20B zeigen experimentelle Resultate beim Bewerten der Bildung der CVD-Al-Schicht. 20A und 20B zeigen insbesondere die Oberflächemorphologie einer CVD/Al-Schicht in dem Kontaktloch (nach der Bildung der CVD-Ti/TiN-Schicht als die Metallbarriereschicht in der Vertiefung). Die CVD-Ti/TiN-Schicht wurde unter Verwendung eines Plasma-CVD-Verfahrens und eines thermischen Verarbeitens unter Verwendung von TiCl4 als Ti-Quelle und NH3 als NH2-Quelle gebildet. 20A and 20B show experimental results in evaluating the formation of the CVD-Al layer. 20A and 20B In particular, the surface morphology of a CVD / Al layer in the contact hole (after formation of the CVD-Ti / TiN layer as the metal barrier layer in the recess). The CVD Ti / TiN layer was formed by using a plasma CVD method and thermal processing using TiCl 4 as a Ti source and NH 3 as an NH 2 source.

21A und 21B zeigen experimentelle Resultate beim Bewerten der Bildung der CVD-Al-Schicht. 21A und 21B zeigen insbesondere die Oberflächenmorphologie, die aus der Bildung einer Ti-reichen TiN-Schicht und einer CVD-Al-Schicht an derselben resultiert. Die in 20A21B dargestellten experimentellen Resultate zeigen, dass bei einigen Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung das CVD-Al an der CVD-Ti/TiN-Schicht, die an dem unteren Ende des Kontaktlochs teilweise freigelegt ist, im Vergleich zu an der Ti-reichen TiN-Schicht aufgrund der relativen Zahl von Keimbildungsstellen, die durch jede der unterschiedlichen Typen von Schichten geliefert wird, leichter gebildet werden kann. 21A and 21B show experimental results in evaluating the formation of the CVD-Al layer. 21A and 21B In particular, the surface morphology resulting from the formation of a Ti-rich TiN layer and a CVD-Al layer thereon is shown. In the 20A - 21B As shown in the experimental results shown, in some embodiments according to the invention, the CVD-Al at the CVD Ti / TiN layer partially exposed at the lower end of the contact hole compared to the Ti-rich TiN layer due to the relative number of nucleation sites provided by each of the different types of layers can be more easily formed.

Die CVD-Al-Schicht kann, mit anderen Worten, im Vergleich zu der Ti-reichen TiN-Schicht leichter an dem teilweise freigelegten CVD-Ti/TiN an dem unteren Ende des Kontaktlochs aufgrund der relativ großen Zahl von Keimbildungsstellen, die durch diesen Typ von Schicht geliefert wird, gebildet werden. Die CVD-Al-Schicht wird daher anfangs an dem unteren Ende des Kontaktlochs mehr als nahe der Öffnung des Kontaktlochs und außerhalb des Kontaktlochs abgeschieden, wodurch das CVD-Al von dem unteren Ende des Kontaktlochs hin zu der Öffnung abgeschieden wird, was die im Vorhergehenden unter Bezugnahme auf herkömmliche Lösungsansätze erörterten Typen von Problemen vermeiden kann. Wie im Vorhergehenden erörtert ist, wird die Ti-reiche TiN-Schicht in einer relativ kurzen Zeitdauer während des Ti-Zerstäubens gebildet, was zu der teilweisen Freilegung der darunter liegenden CVD-Ti/TiN-Schicht an dem unteren Ende des Kontaktlochs führen kann, während die CVD-Ti/TiN-Schicht, die nahe der Öffnung des Kontaktlochs positioniert ist, durch die Ti-reiche TiN-Schicht, die durch das Ti-Zerstäuben gebildet wird, vollständiger bedeckt wird.The In other words, CVD-Al layer can be compared to Ti-rich TiN layer easier on the partially exposed CVD Ti / TiN the lower end of the contact hole due to the relatively large number from nucleation sites delivered by this type of layer will be formed. The CVD-Al layer therefore starts at the beginning the lower end of the contact hole more than near the opening of the Contact hole and outside of the contact hole, whereby the CVD-Al from the lower End of the contact hole is deposited towards the opening, which the types of problems discussed above with reference to conventional approaches can avoid. As discussed above, the Ti-rich TiN layer becomes formed in a relatively short period of time during Ti sputtering, resulting in the partial exposure of the underlying CVD Ti / TiN layer at the lower end of the contact hole while the CVD Ti / TiN layer, the near the opening of the contact hole is positioned through the Ti-rich TiN layer, the through the Ti-sputtering is formed, more complete is covered.

22 und 23 sind Querschnitts-SEM-Fotografien des CVD-Al-Materials, das an einem Kontaktloch gemäß einem herkömmlichen Lösungsansatz bzw. gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung abgeschieden ist. Gemäß 22 ist eine herkömmliche Benetzungsschicht (CVD-Ti/TiN) mit einer Dicke von etwa 150 Ångström an einem dielektrischen Zwischenschichtmuster gebildet, und eine CVD-Al-Schicht ist an der CVD-Ti/TiN-Schicht gebildet. Wie in 22 gezeigt ist, kann die Öffnung des Kontaktloches "abgeklemmt" werden, bevor die CVD-Al-Schicht an dem unteren Ende des Kontaktlochs abgeschieden wird, da die CVD-Al-Schicht relativ schnell nahe der Öffnung des Kontaktlochs aufgewachsen wird. 22 and 23 FIG. 15 are cross-sectional SEM photographs of the CVD-Al material deposited on a contact hole according to a conventional approach, or according to some embodiments of the invention. According to 22 For example, a conventional wetting layer (CVD-Ti / TiN) having a thickness of about 150 angstroms is formed on an interlayer dielectric layer pattern, and a CVD-Al layer is formed on the CVD-Ti / TiN layer. As in 22 As shown, the hole of the contact hole may be "pinched off" before the CVD-Al layer is deposited at the lower end of the contact hole, since the CVD-Al layer is grown relatively fast near the opening of the contact hole.

Wie in 23 gezeigt ist, wurde im Gegensatz dazu eine Ti-reiche TiN-Schicht gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung in dem Kontaktloch gebildet, wodurch möglich ist, dass die Abscheidung des CVD-Al leichter an dem unteren Ende des Kontaktlochs mehr als nahe der Öffnung des Kontaktlochs fortschreitet, um die Abscheidung des CVD-Al von dem unteren Ende des Kontaktlochs hin zu der Öffnung über die Zeit zu fördern, wodurch die Bildung der CVD-Al-Schicht in dem Kontaktloch mit reduzierten Hohlräumen ermöglicht ist.As in 23 In contrast, according to embodiments of the invention, a Ti-rich TiN layer has been formed in the contact hole, thereby enabling the deposition of the CVD-Al to proceed more easily at the lower end of the contact hole than near the opening of the contact hole. to promote the deposition of the CVD-Al from the lower end of the contact hole to the opening over time, thereby enabling formation of the CVD-Al layer in the reduced-cavity contact hole.

Wie in 24 und 25 gezeigt ist, wurde die CVD-Al-Schicht in dem Kontaktloch an der CVD-Ti/TiN-Schicht und der Ti-reichen TiN-Schicht ohne einen Zusammenbruch des Vakuums bzw. mit einem Zusammenbruch des Vakuums gebildet. 24 zeigt insbesondere, dass die CVD-Al-Schicht für etwa 5,0 Sekunden nach der Bildung der Ti-reichen TiN-Schicht in situ (d. h. ohne einen Zusammenbruch des Vakuums zwischen dem Bilden des CVD-Al und der Ti-reichen TiN-Schicht) gebildet wurde.As in 24 and 25 is shown, the CVD-Al layer was formed in the contact hole at the CVD-Ti / TiN layer and the Ti-rich TiN layer without a collapse of the vacuum or with a collapse of the vacuum. 24 specifically shows that the CVD-Al layer is in situ for about 5.0 seconds after the formation of the Ti-rich TiN layer (ie, without a break in the vacuum between forming the CVD-Al and the Ti-rich TiN layer ) was formed.

25 zeigt im Gegensatz dazu ein CVD-Al, das mit einem Zusammenbruch des Vakuums nach der Bildung der Ti-reichen TiN-Schicht gebildet wurde. Die Unterschiede der in den 24 und 25 gezeigten Strukturen stellen daher die relativen Vorteile dar, die geliefert werden, wenn die CVD-Al-Schicht ohne einen Zusammenbruch des Vakuums zwischen der Bildung der Ti-reichen TiN-Schicht und der Bildung der CVD-Al-Schicht gebildet wird. 25 In contrast, Fig. 1 shows a CVD-Al formed with a collapse of the vacuum after the formation of the Ti-rich TiN layer. The differences in the 24 and 25 Therefore, the structures shown are the relative advantages provided when the CVD-Al layer is formed without a break in the vacuum between the formation of the Ti-rich TiN layer and the formation of the CVD-Al layer.

Wie hierin offenbart ist, können bei einigen Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung relativ dünne Abschnitte einer Metall-Nitrid-Schicht (z. B. Abschnitte mit einer Dicke von etwa 5,0 Ångström oder kleiner) und/oder Abschnitte mit relativ niedrigen Konzentrationen von Stickstoff im Vergleich zu anderen Abschnitten eine relativ große Zahl von Keimbildungsstellen liefern. Die relativ große Zahl von Keimbildungsstellen kann die anschließende Bildung einer CVD-Al-Schicht an dem unteren Ende des Kontaktlochs fördern, um die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass ein Aufwachsen des CVD-Al nahe der Öffnung des Kontaktlochs das Kontaktloch schließt, bevor die Bildung des CVD-Al innerhalb des Kontaktlochs beendet ist (d. h. jeden Hohlraum in dem Kontaktloch 522 füllt).As disclosed herein, in some embodiments according to the invention, relatively thin portions of a metal nitride layer (eg, portions having a thickness of about 5.0 angstroms or smaller) and / or portions having relatively low concentrations of nitrogen in the Compared to other sections provide a relatively large number of nucleation sites. The relatively large number of nucleation sites may promote the subsequent formation of a CVD-Al layer at the bottom of the via to reduce the likelihood that growth of the CVD-Al near the opening of the via will close the via before the formation of the CVD-Al CVD-Al is terminated within the contact hole (ie each cavity in the contact hole 522 fills).

Viele Veränderungen und Modifikationen können durch Fachleute in Anbetracht der Vorteile der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden, ohne von dem Geist und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Es muss daher offensichtlich sein, dass die dargestellten Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele dargelegt sind und dass dieselben nicht als die Erfindung, die durch die folgenden Ansprüche definiert ist, begrenzend aufgefasst werden sollten. Die folgenden Ansprüche sind daher nicht nur die Kombination von Elementen, die wörtlich dargelegt sind, jedoch alle äquivalenten Elemente zum Durchführen von im Wesentlichen der gleichen Funktion auf im Wesentlichen die gleiche Art und Weise, um im Wesentlichen das gleiche Resultat zu erhalten, umfassend zu lesen. Die Ansprüche sollen somit als das umfassend verstanden werden, was im Vorhergehenden ausdrücklich dargestellt und beschrieben ist, was begrifflich äquivalent ist und was ferner die wesentliche Idee der Erfindung enthält.Lots changes and modifications can by those skilled in the art in view of the advantages of the present disclosure carried out without departing from the spirit and scope of the invention. It must therefore be obvious that the illustrated embodiments are presented as examples only and that they are not as limiting the invention defined by the following claims should be understood. The following claims are therefore not only the Combination of elements that literally but all equivalents Elements to perform from essentially the same function to essentially the same same way to essentially the same result get to read comprehensively. The claims are thus intended to be exhaustive be understood what has been expressly described and described above is what is conceptually equivalent is and what further contains the essential idea of the invention.

Claims (38)

Verfahren zum Bilden einer Metallschicht in einer integrierten Schaltung, mit folgenden Schritten: Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht in einer Vertiefung, das eine erste Konzentration von Stickstoff in der Metall-Nitrid-Schicht an einem unteren Ende der Vertiefung, die kleiner als eine zweite Konzentration von Stickstoff in der Metall-Nitrid-Schicht in der Nähe einer Öffnung der Vertiefung ist, aufweist; und Bilden einer Metallschicht an der Metall-Nitrid-Schicht einschließlich in der Vertiefung.A method of forming a metal layer in an integrated circuit, comprising the steps of: forming a metal nitride layer in a recess having a first concentration of nitrogen in the Me a high nitride layer at a lower end of the recess which is smaller than a second concentration of nitrogen in the metal nitride layer near an opening of the recess; and forming a metal layer on the metal nitride layer including in the recess. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht das Bilden der Metall-Nitrid-Schicht unter Verwendung von W, Ti und/oder Ta aufweist.The method of claim 1, wherein forming a Metal nitride layer forming the metal nitride layer below Use of W, Ti and / or Ta. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht das Zerstäuben eines Titan-Ziels für ein Zeitintervall von etwa 3,0 Sekunden bis etwa 10,0 Sekunden aufweist.The method of claim 1, wherein forming a Metal nitride coating sputtering a titanium target for has a time interval of about 3.0 seconds to about 10.0 seconds. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht das Zerstäuben eines Titan-Ziels unter Verwendung eines Hohlkathoden-Magnetrons in einem Metall-Modus für ein Zeitintervall von etwa 4,0 Sekunden bis etwa 6,0 Sekunden aufweist.The method of claim 1, wherein forming a Metal nitride coating sputtering of a titanium target using a hollow cathode magnetron in a metal mode for has a time interval of about 4.0 seconds to about 6.0 seconds. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht das Bilden der Metall-Nitrid-Schicht mit einer verjüngten Dicke aufweist, die eine erste Dicke an dem unteren Ende aufweist, die etwa 10 Prozent oder kleiner als eine zweite Dicke in der Nähe der Öffnung ist.The method of claim 1, wherein forming a Metal nitride layer forming the metal nitride layer with a tapered Thickness having a first thickness at the lower end, which is about 10 percent or less than a second thickness near the opening. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Bilden der Metall-Nitrid-Schicht mit einer verjüngten Dicke das Bilden der Metall-Nitrid-Schicht aufweist, um die zweite Dicke mit etwa 50 Ångström oder weniger und die erste Dicke mit etwa 5,0 Ångström oder weniger zu liefern.The method of claim 5, wherein forming the Metal nitride layer with a tapered thickness forming the Metal nitride layer to the second thickness of about 50 angstroms or less and the first thickness of about 5.0 angstroms or less to deliver. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht das Bilden der Metall-Nitrid-Schicht mit einer verjüngten Dicke aufweist, die eine erste Dicke an dem unteren Ende und eine zweite Dicke, die größer als die erste Dicke ist, in der Nähe der Öffnung aufweist.The method of claim 1, wherein forming a Metal nitride layer forming the metal nitride layer with a tapered Thickness having a first thickness at the lower end and a second thickness, larger than the first thickness is, near the opening having. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die verjüngte Dicke der Metall-Nitrid-Schicht eine allmählich zunehmende Dicke aufweist, sowie sich die Metall-Nitrid-Schicht von dem unteren Ende hin zu der Öffnung erstreckt.The method of claim 7, wherein the tapered thickness the metal nitride layer a gradually increasing Has thickness, and the metal nitride layer from the lower end to the opening extends. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht das Bilden einer Ti-reichen TiN-Schicht in der Vertiefung unter Verwendung eines Metall-Modus-Hohlkathoden-Magnetron- (HCM-) Zerstäubens aufweist.The method of claim 1, wherein forming a Metal nitride layer forming a Ti-rich TiN layer in the recess using a metal-mode hollow-cathode magnetron (HCM) atomizing having. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Bilden einer Ti-reichen TiN-Schicht in der Vertiefung unter Verwendung des Metall-Modus den folgenden Schritt aufweist: Einleiten von Ar und N2 während des HCM-Zerstäubens mit unterschiedlichen Flussraten.The method of claim 9, wherein forming a Ti-rich TiN layer in the well using the metal mode comprises the step of: introducing Ar and N 2 during HCM sputtering at different flow rates. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Bilden einer Ti-reichen TiN-Schicht in der Vertiefung unter Verwendung des Metall-Modus ferner folgenden Schritt aufweist: Einleiten eines Ar-Gases mit einer Flussrate, die größer als eine Flussrate eines N2-Gases während des Zerstäubens ist.The method of claim 9, wherein forming a Ti-rich TiN layer in the well using the metal mode further comprises the step of: introducing an Ar gas having a flow rate greater than a flow rate of an N 2 gas during sputtering is. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Einleiten des Ar-Gases mit einer Flussrate, die größer als eine Flussrate des N2-Gases während des Zerstäubens ist, das Einleiten von Ar mit einer Rate von etwa 135 sccm und das Einleiten von N2 mit etwa 28 sccm aufweist.The method of claim 11, wherein the introduction of the Ar gas at a flow rate greater than a flow rate of the N 2 gas during sputtering, the introduction of Ar at a rate of about 135 sccm and the introduction of N 2 with has about 28 sccm. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Bilden einer Ti-reichen TiN-Schicht in der Vertiefung unter Verwendung des Metall-Modus-Hohlkathoden-Magnetron- (HCM-) Zerstäubens ferner das Halten einer Kathode, die einem Ti-Ziel zugeordnet ist, bei einer Leistung von etwa 20 Kilowatt bis etwa 40 Kilowatt aufweist.The method of claim 9, wherein forming a Ti-rich TiN layer in the recess using the metal-mode hollow cathode magnetron (HCM) sputtering further holding a cathode associated with a Ti target at a power of about 20 kilowatts to about 40 kilowatts. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht ferner folgenden Schritt aufweist: Halten einer Temperatur von etwa 150°C und etwa 350°C in einer inneren HCM-Region.The method of claim 1, wherein forming a Metal nitride layer further comprising the following step: Hold a temperature of about 150 ° C. and about 350 ° C in an inner HCM region. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bilden einer Metallschicht das Bilden einer CVD-Al-Schicht ohne einen Zusammenbruch eines Vakuums relativ zu dem Bilden der Metall-Nitrid-Schicht aufweist.The method of claim 1, wherein forming a Metal layer forming a CVD-Al layer without a breakdown having a vacuum relative to forming the metal nitride layer. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bilden einer Metallschicht das Bilden einer CVD-Al-Schicht bei einer Temperatur von etwa 120°C bis etwa 130°C und bei einem Druck von etwa 5,0 Torr bis etwa 10,0 Torr und ein Ar-Gas, das mit einer Flussrate von etwa 300 sccm bis etwa 500 sccm geliefert wird, aufweist.The method of claim 1, wherein forming a Metal layer forming a CVD-Al layer at a temperature from about 120 ° C up to about 130 ° C and at a pressure of about 5.0 Torr to about 10.0 Torr and a Ar gas supplied at a flow rate of about 300 sccm to about 500 sccm is, has. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht folgende Schritte aufweist: Zerstäuben eines Ti-Ziels auf ein Substrat, das die Vertiefung aufweist, unter Verwendung eines größeren Flusses von Ar im Vergleich zu N2 für ein Zeitintervall zwischen etwa 4 und 10 Sekunden; und Beenden des Zerstäubens des Ti-Ziels, nachdem das Zeitintervall verstrichen ist.The method of claim 1, wherein forming a metal nitride layer comprises the steps of: sputtering a Ti target onto a substrate having the recess using a larger flux of Ar compared to N 2 for a time interval between about 4 and 10 seconds; and stopping the sputtering of the Ti target after the time interval has elapsed. Verfahren zum Bilden einer Metallschicht in einer integrierten Schaltung, mit folgenden Schritten: Bilden einer TiN-Benetzungsschicht in einer Vertiefung eines Substrats, das eine erste Konzentration von N2 in der Benetzungsschicht an einem unteren Ende der Vertiefung, die kleiner als eine zweite Konzentration von N2 in der Benetzungsschicht in der Nähe einer Öffnung der Vertiefung ist, aufweist, und Bilden einer Metallschicht an der TiN-Benetzungsschicht unter Verwendung einer chemischen Dampfabscheidung.A method of forming a metal layer in an integrated circuit, comprising the steps of: forming a TiN wetting layer in a recess a substrate having a first concentration of N 2 in the wetting layer at a lower end of the recess, which is smaller than a second concentration of N 2 in the wetting layer in the vicinity of an opening of the recess, and forming a metal layer on the TiN wetting layer using chemical vapor deposition. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Bilden einer TiN-Benetzungsschicht das Zerstäuben eines Titan-Ziels für ein Zeitintervall von etwa 3,0 Sekunden bis etwa 10,0 Sekunden und das Beenden des Zerstäubens des Ziels nach dem Zeitintervall aufweist.The method of claim 18, wherein forming a TiN wetting layer, the sputtering of a Titan target for a time interval of about 3.0 seconds to about 10.0 seconds and stopping spraying of the target after the time interval. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Bilden einer Ti-Benetzungsschicht folgenden Schritt aufweist: Einleiten von Ar- und N2-Gas mit unterschiedlichen Flussraten während des Metall-Modus-HCM-Zerstäubens.The method of claim 19, wherein forming a Ti wetting layer comprises the step of: introducing Ar and N 2 gas at different flow rates during metal mode HCM sputtering. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Bilden einer TiN-Benetzungsschicht ferner folgenden Schritt aufweist: Einleiten von Ar-Gas mit einer Flussrate, die größer als eine Flussrate von N2-Gas ist.The method of claim 19, wherein forming a TiN wetting layer further comprises the step of: introducing Ar gas at a flow rate greater than a flow rate of N 2 gas. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem das Einleiten des Ar-Gases mit einer Flussrate, die größer als eine Flussrate des N2-Gases während des Zerstäubens ist, das Einleiten von Ar mit einer Rate von etwa 135 sccm und das Einleiten von N2 mit etwa 28 sccm aufweist.The method of claim 21, wherein the introduction of the Ar gas at a flow rate greater than a flow rate of the N 2 gas during sputtering, the introduction of Ar at a rate of about 135 sccm and the introduction of N 2 with has about 28 sccm. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Bilden einer TiN-Benetzungsschicht ferner folgenden Schritt aufweist: Halten einer Kathode, die einem Ti-Ziel zugeordnet ist, bei einer Leistung von etwa 20 Kilowatt bis etwa 40 Kilowatt.The method of claim 19, wherein forming a TiN wetting layer further comprises the following step: Hold a cathode associated with a Ti target at power from about 20 kilowatts to about 40 kilowatts. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Bilden einer Metallschicht folgenden Schritt aufweist: Bilden einer CVD-Al-Schicht bei einer Temperatur von etwa 120°C bis etwa 130°C und bei einem Druck von etwa 5,0 Torr bis etwa 10,0 Torr und mit Ar-Gas, das mit einer Flussrate von etwa 300 sccm bis etwa 500 sccm geliefert wird.The method of claim 18, wherein forming a Metal layer has the following step: Forming a CVD Al layer at a temperature of about 120 ° C up to about 130 ° C and at a pressure of about 5.0 Torr to about 10.0 Torr and with Ar gas, with a flow rate of about 300 sccm to about 500 sccm is delivered. Verfahren zum Bilden einer Metallschicht in einer integrierten Schaltung, mit folgenden Schritten: Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht in einer Vertiefung in einem Substrat; Zerstäuben eines Metall-Ziels auf das Substrat in einer Ar/N2-Umgebung, die eine relativ hohe Konzentration von Ar im Vergleich zu N2 aufweist, um eine metallreiche Metall-Nitrid-Schicht in der Vertiefung mit einer ersten Konzentration von N an einem unteren Ende, die kleiner als eine zweite Konzentration von N2 an einer Öffnung der Vertiefung ist, zu bilden; und Abscheiden einer Metallschicht in der Vertiefung an der metallreichen Metall-Nitrid-Schicht unter Verwendung einer chemischen Dampfabscheidung ohne einen Zusammenbruch eines Vakuums relativ zu dem Zerstäuben.A method of forming a metal layer in an integrated circuit, comprising the steps of: forming a metal nitride layer in a recess in a substrate; Sputtering a metal target onto the substrate in an Ar / N 2 environment having a relatively high concentration of Ar compared to N 2 to form a metal-rich metal nitride layer in the well of a first concentration of N at one lower end, which is smaller than a second concentration of N 2 at an opening of the recess to form; and depositing a metal layer in the recess on the metal-rich metal nitride layer using chemical vapor deposition without a collapse of a vacuum relative to the sputtering. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem das Zerstäuben das Zerstäuben eines Titan-Ziels für ein Zeitintervall von etwa 3,0 Sekunden bis etwa 10,0 Sekunden und das Beenden des Zerstäubens des Ziels nach dem Zeitintervall aufweist.The method of claim 25, wherein the sputtering Atomize a Titan target for a time interval from about 3.0 seconds to about 10.0 seconds and stopping the sputtering of the target after the time interval. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem das Zerstäuben ferner folgenden Schritt aufweist: Einleiten des Ar mit einer Flussrate, die größer als eine Flussrate von N2 ist, während des Zerstäubens.The method of claim 25, wherein the sputtering further comprises the step of: introducing the Ar at a flow rate greater than a flow rate of N 2 during sputtering. Verfahren nach Anspruch 27, bei dem das Einleiten ferner das Einleiten des Ar mit einer Rate von etwa 135 sccm und das Einleiten des N2 mit etwa 28 sccm aufweist.The method of claim 27, wherein the introducing further comprises introducing the Ar at a rate of about 135 sccm and introducing the N 2 at about 28 sccm. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem das Zerstäuben das Zerstäuben des Metall-Ziels unter Verwendung eines Metall-Modus-Hohlkathoden-Magnetron- (HCM-) Zerstäubens aufweist, wobei eine Kathode, die dem Ziel zugeordnet ist, bei einer Leistung von etwa 20 Kilowatt bis etwa 40 Kilowatt gehalten wird.The method of claim 25, wherein the sputtering Atomize the metal target using a metal-mode hollow cathode magnetron (HCM) sputtering wherein a cathode associated with the target is at a Power is kept from about 20 kilowatts to about 40 kilowatts. Verfahren nach Anspruch 29, bei dem das Zerstäuben ferner folgenden Schritt aufweist: Halten einer Temperatur von etwa 150°C und etwa 350°C in einer inneren HCM-Region.The method of claim 29, wherein the sputtering further the following step: Keep a temperature of about 150 ° C and about 350 ° C in an inner HCM region. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem das Zerstäuben ferner folgenden Schritt aufweist: Abscheiden der Metallschicht in unterschiedlichen Abschnitten der Vertiefung mit unterschiedlichen Raten.The method of claim 25, wherein the sputtering further the following step: Depositing the metal layer in different sections of the recess with different Guess. Verfahren nach Anspruch 31, bei dem das Abscheiden ferner folgenden Schritt aufweist: Abscheiden der Metallschicht mit unterschiedlichen Raten indirekt proportional zu einer Dicke der metallreichen Metall-Nitrid-Schicht in der Vertiefung.The method of claim 31, wherein the depositing further comprising the following step: Depositing the metal layer at different rates, indirectly proportional to a thickness the metal-rich metal nitride layer in the recess. Verfahren zum Bilden einer Metallschicht in einer integrierten Schaltung, mit folgenden Schritten: Bilden einer Metall-Nitrid-Schicht an einem unteren Ende einer Vertiefung in einem Substrat zu einer ersten Dicke und an dem Substrat außerhalb der Vertiefung zu einer zweiten Dicke, wobei die erste Dicke etwa kleiner als oder gleich 10 Prozent der zweiten Dicke ist; und Bilden einer Metallschicht an der Schicht in der Vertiefung.Method for forming a metal layer in one integrated circuit, with the following steps: Forming one Metal nitride layer at a lower end of a recess in a substrate to a first thickness and to the substrate outside the recess to a second thickness, wherein the first thickness is about is less than or equal to 10 percent of the second thickness; and Form a metal layer on the layer in the recess. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem die erste Dicke etwa oder kleiner als 5,0 Ångström ist.The method of claim 33, wherein the first thickness is about or less than 5.0 angstroms. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem die zweite Dicke etwa 100 Ångström bis etwa 30 Ångström aufweist.The method of claim 33, wherein the second thickness about 100 angstroms to about 30 angstroms. Verfahren zum Bilden einer Metallschicht in einer integrierten Schaltung, mit folgendem Schritt: Abscheiden einer CVD-Metallschicht an einer metallreichen Metall-Nitrid-Schicht mit verjüngter Dicke mit unterschiedlichen Raten innerhalb der Vertiefung indirekt proportional zu einer Dicke der metallreichen Metall-Nitrid-Schicht in der Vertiefung, an der die CVD-Metallschicht abgeschieden wird.Method for forming a metal layer in one integrated circuit, with the following step: Separating one CVD metal layer on a metal-rich metal nitride layer with a tapered thickness with different rates within the depression indirectly proportional to a thickness of the metal-rich metal nitride layer in the recess, where the CVD metal layer is deposited. Metallschicht in einer integrierten Schaltung, mit: einer metallreichen Metall-Nitrid-Schicht in einer Vertiefung in einem Substrat, die eine erste Konzentration von N2 an einem unteren Ende, die kleiner als eine zweite Konzentration von N2 bei einer Öffnung der Vertiefung ist, aufweist; und einer CVD-Metallschicht in der Vertiefung an der metallreichen Metall-Nitrid-Schicht.A metal layer in an integrated circuit, comprising: a metal-rich metal nitride layer in a recess in a substrate having a first concentration of N 2 at a lower end that is less than a second concentration of N 2 at an opening of the recess, having; and a CVD metal layer in the recess on the metal-rich metal nitride layer. Metallschicht nach Anspruch 37, bei der die metallreiche Metall-Nitrid-Schicht eine erste Dicke außerhalb der Vertiefung und eine zweite Dicke an einem unteren Ende der Vertiefung aufweist, wobei die erste Dicke etwa kleiner als oder gleich 10 Prozent der zweiten Dicke ist.A metal layer according to claim 37, wherein the metal-rich Metal nitride layer has a first thickness outside of the recess and has a second thickness at a lower end of the recess, wherein the first thickness is about less than or equal to 10 percent of second thickness is.
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