JP2002524872A - 拡散バリアー層及びその製造方法 - Google Patents
拡散バリアー層及びその製造方法Info
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Abstract
Description
リアー層に関する。
ダムアクセスメモリ(DRAM)、スタティックランダムアクセスメモリ(SR
AM)、強誘電性(FE)メモリのような半導体デバイスの製造の間には、蓄積
セルキャパシターの製造において導電性材料を使用し、また接触ホール、バイア
等の導電性層のような相互接続構造においても導電性材料を使用する。多くの用
途では、使用する材料が効果的な拡散バリアー性を提供することが好ましい。
蓄積セルキャパシターの製造において使用される導電性材料で必要とされる。メ
モリーデバイスはより密になってきているので、そのようなデバイスを形成する
回路部品の大きさを小さくすることが必要である。メモリーデバイスの蓄積セル
キャパシターの蓄電容量を維持しながら、同時にメモリーデバイスの大きさを小
さくする1つの方法は、蓄積セルキャパシターの誘電体層の誘電率を大きくする
ことである。従ってそのような用途では、誘電率が大きい材料を2つの電極の間
で使用する。様々な誘電性材料の1又は複数の層を、電極材料として使用するこ
とができる。しかしながら一般に、電極(特にセルキャパシターの底部電極)の
ために使用する導電性材料の1又は複数の層は、ある種の拡散バリアー性及び耐
酸化性を持たなければならない。そのような性質は、蓄積セルキャパシターの誘
電体層のために、誘電率が大きい材料を使用する場合に特に必要とされる。これ
はそのような高誘電率材料の製造のために使用する方法、例えば高誘電率材料の
堆積は通常、酸素含有雰囲気において高温(一般的に約500℃を超える温度)
で行うことによる。
テニウムのような導電性酸化物を、高誘電率の材料と共に使用する電極の少なく
とも1つの層又は電極として使用することが提案されている。しかしながら、信
頼可能な電気的な接触は一般に、高誘電率材料の有益な性質を減少させないよう
に作るべきである。底部電極として白金をうまく機能させるためには、これが、
酸素の拡散に対して効果的なバリアーでなければならない。キャパシターの下に
あるシリコンの酸化はキャパシタンスを有意に低下させ、セルキャパシターの蓄
積キャパシタンスを減少させるので、このことが必要とされている。電極層とし
て単独で使用する白金は、酸素を透過させすぎるので、蓄積セルキャパシターの
底部電極としては使用することができない。
パシター集合体のための拡散バリアー及び電極として作用する電極積層体中の1
つの層として使用する。例えば、文献「Novel High Tempera
ture Multilayer Electrode−Barrier St
ructure for High Density Ferroelectr
ic Memories」、H.D.Bhatt等、Appl.Phys.Le
tter、71(5)、1997年8月4日で示されているように、電極バリア
ー構造は、白金:ロジウム酸化物層に加えて、白金:ロジウム合金の層を有して
、拡散バリアー性を有する電極を形成する。そのような合金層は、物理気相堆積
(PVD)プロセス、例えば反応性高周波スパッタリングプロセスを使用して製
造する。
いる。例えば、Fazan等の米国特許第5,392,189号明細書「Cap
acitor Compatible with High Dielectr
ic Constant Materials Having Two Ind
ependent Insulative Layers and the M
ethod for Forming Same」(1995年2月21日発行
)では、蓄積セルキャパシターが、小さい高アスペクト比の開口内への導電性材
料の堆積によって作られた下側電極を有する。典型的にスパッタリングは、その
ような小さい高アスペクト比の開口内の電極の形成のために十分に適合した(コ
ンフォーマルな)層を提供しない。
るバリアー層の製造も望まれている。例えば、接触口での望ましくない反応を防
ぐために、拡散バリアーが一般に使用されている。
らかになる他の問題を解決するために、白金:ルテニウム拡散バリアー層、その
ような層を有する構造体、及びそれらに関連する方法を開示する。
供すること、及びこの表面の少なくとも1部の上にバリアー層を形成することを
含む。このバリアー層は、白金(x):ルテニウム(1−x)合金でできており
、ここでxは約0.60〜約0.995である。
xは約0.95である。本発明の方法のもう1つの態様では、化学気相堆積によ
ってバリアー層を作る。本発明の方法の更に他の態様では、バリアー層を提供さ
れる前記表面の少なくとも一部がケイ素含有表面である。
一部の上に第1の電極を作ることを含む。高誘電率材料を、この第1の電極の少
なくとも1部の上に提供し、第2の電極をこの高誘電率材料上に提供する。ここ
で、第1と第2の電極のうちの少なくとも一方は、白金:ルテニウム合金の層を
含む。
金(x):ルテニウム(1−x)合金の層、及び1又は複数の追加の導電性層を
含む。
する。この方法は、少なくとも1つの活性デバイスを有する基材アセンブリを提
供すること、及び前記少なくとも1つの活性デバイスに関してキャパシターを製
造することを含む。前記キャパシターは、白金(x):ルテニウム(1−x)合
金のバリアー層を含む少なくとも1つの電極を有する。
の少なくとも一部の上のバリアー層を含む。このバリアー層は、白金(x):ル
テニウム(1−x)合金でできており、xは約0.60〜約0.995である。
部の上の誘電体材料、及びこの誘電体材料上の第2の電極を含む。ここで、第1
と第2の電極の少なくとも一方が、白金(x):ルテニウム(1−x)合金のバ
リアー層を含む。
アセンブリ;及び前記少なくとも1つの活性デバイスに関して形成されたキャパ
シターを含む。ここで前記キャパシターは、白金(x):ルテニウム(1−x)
合金でできたバリアー層を含む少なくとも1つの電極を有する。
センブリと、この少なくとも1つの活性デバイスに関して作られた相互接続を含
む。ここでこの相互接続は、白金(x):ルテニウム(1−x)合金でできたバ
リアー層を有する。
良く理解される。
照して本発明の態様及び用途を説明する。
、この基材アセンブリ12の表面13、例えばケイ素含有表面上に作られた本発
明の白金:ルテニウム合金層14とを含む。構造体10は、効果的なバリアー層
を必要とする任意の用途のための白金:ルテニウム合金層の使用を例示している
。言い換えると、1つの材料が隣接する他の材料に拡散するのを防ぐことが必要
なときは常に、白金:ルテニウム合金層14を半導体デバイスの製造で使用する
ことができる。例えば、基材アセンブリ12は、ケイ素含有表面に向かって延び
る開口を有する接触構造を示すものでよい。そのような構造では、拡散バリアー
を一般にそのような開口内において使用して、望ましくない反応、例えばアルミ
ニウムのような接触材料とケイ素含有表面との反応を防ぐ。
うな半導体デバイスに使用する蓄積セルキャパシターの製造で使用することがで
きる。ここで更に説明するように、白金:白金:ルテニウム合金バリアー層14
は、キャパシターの電極を作る積層体で、又はそのような蓄積セルキャパシター
の電極において単独で使用することができる。CMOSデバイス、メモリーデバ
イス等のような様々なデバイスのための様々な半導体プロセス及び構造体が、本
発明のバリアー層のバリアー特性で利益を受け、また本発明はここで説明される
態様に制限されないことを、当業者は理解する。
うな半導体基材、例えばウェハーのケイ素材料の最も下側の層、又はシリコンオ
ンサファイアのような他の材料に堆積したケイ素層、又は半導体基材上に作られ
た1若しくは複数の層若しくは構造又は半導体基材に作られた領域を有する半導
体基材に言及している。以下の説明の基材アセンブリに関しては、領域、接合、
様々な構造又は特徴、及び開口、例えばバイア、接触口、高アスペクト比開口等
を作る又は定めるために、様々な処理工程が先に使用されていてもよい。
ルテニウム(1−x)(xは約0.6〜約0.995)である。言い換えると、
半導体デバイスのためのバリアー特性を達成するのに必要な白金層中のルテニウ
ムの量は最少量、すなわち約40%〜0.5%である。より好ましくはxは、約
0.90〜約0.98、更により好ましくはxは約0.95、すなわち層中のル
テニウムが約5%であることが、バリアー特性を提供するのに適当である。言い
換えると、好ましくは白金:ルテニウム合金層14の原子組成は、おおよそ95
%の白金と5%のルテニウムである。
くはこの厚さは、約10Å〜約10,000Åである。より好ましくは白金:ル
テニウム合金層14の厚さは、約100Å〜約500Åである。例えば、約10
0Å〜約500Åのこの好ましい厚さは、キャパシターの電極を作るための単一
の白金:ルテニウム合金層に適用可能である。
1又は複数の様々なプロセスによって製造することができる。例えば、白金:ル
テニウム合金層14の製造は、それぞれの供給源からの金属の同時の蒸発、すな
わち同時蒸発によって行うこと、白金:ルテニウム合金の単一の堆積ターゲット
からのスパッタリングによって堆積させること、2つのターゲットからの同時ス
パッタリングによって堆積させること(すなわち、1つのターゲットが白金を含
み、他方のターゲットがルテニウムを含む);又は化学気相堆積(CVD)、例
えば大気圧化学気相堆積、低圧化学気相堆積(LPCVD)、プラズマ促進化学
気相堆積(PECVD)、若しくは任意の他の化学気相堆積技術による堆積によ
って行うことができる。好ましくは、白金:ルテニウム合金層14の形成は、C
VDによって達成する。
ルニア州サニーバレー)から商品名7000で入手可能な反応容器、Appli
ed Materials社(カリフォルニア州サンタカレラ)から商品名50
00で入手可能な反応容器、又はNovelus社(カリフォルニア州サンジョ
ーズ)から商品名Prismで入手可能な反応容器で行うことができる。しかし
ながら、CVDを行うのに適当な任意の反応容器を使用することができる。
する反応体ガスの反応によって、基材上に不揮発性固体のフィルムを形成するも
のとして定義される。反応体ガスは、反応容器に導入する。ガスは、加熱された
ウェハー表面において分解及び反応して、所望の層を形成する。化学気相堆積は
、半導体ウェハー上の薄い層、例えば白金:ルテニウム合金層のような元素の金
属又は化合物のフィルムを提供するための1つの方法である。化学気相堆積プロ
セスは多くの点で好ましい。これは、このプロセスが、深い接触又は他の開口内
にさえ、高度に適合した層を提供する能力を有することによる。従って、図4及
び5に関して以下で更に説明するように、好ましくはCVD処理を使用して、例
えば蓄積セルキャパシターの下側電極のために、深い接触及び他の開口内に高度
に適合した層を提供する。CVDは好ましいプロセスであるが、プラズマ促進、
光促進、レーザー促進、及び他の技術のような関連する様々な技術によって、C
VDプロセスを促進できることは、当業者に明らかである。
ムの同時堆積を行わせる。このCVDプロセスでは、白金先駆物質と共に、ルテ
ニウム先駆物質を反応容器に供給する。好ましくはこの方法は、O2、NO、N
O2、O3、過酸化水素、t−ブチルペルオキシドのような有機ペルオキシド、又
は任意の他の酸化剤等の酸化性反応体ガスの存在下で行う。
おり、このバブラー貯蔵容器に、ヘリウム又は他の不活性ガスのようなキャリア
ーガス、すなわち非反応性のガス(例えば窒素、アルゴン、ネオン、及びキセノ
ン)を通して、先駆物質を反応容器に送る。例えば、流量が約1sccm〜約1
00sccmの不活性ガス、すなわちプロセスの他のガスと反応しないガスであ
るキャリアーガス流れを、約30℃〜約70℃の温度及び約0.5〜約50To
rrの圧力のバブラーにおいて使用して、白金先駆物質を反応容器に供給するこ
とができる。同様に、流量が約1sccm〜約10sccmのキャリアーガス、
すなわち不活性ガスを、約20℃〜約50℃の温度及び約0.5Torr〜約1
00Torrの条件のルテニウム先駆物質保持バブラーにおいて使用して、ルテ
ニウム先駆物質を反応容器に供給することができる。好ましくは、反応性酸化ガ
スを、約0sccm〜約500sccmの流量で反応容器に供給する。
とを認識する。例えば、バブラー技術の提供に加えて、室温において気体である
化合物の使用によって、又は揮発性の化合物を加熱して気化させ、そしてキャリ
アーガスを使用してこの揮発性の化合物を反応容器に供給することによって、導
入を達成することができる。更に、固体先駆物質及びそのような固体先駆物質を
気化させる様々な方法を使用して、反応性化合物を容器に導入することができる
。このように、本発明は任意の特定の技術に限定されない。更に典型的に、反応
体ガスは別々の入口から導入する。反応体ガスに加えて、希釈ガス(すなわち、
反応体ガスに対して非反応性のガス)を、容器に導入することもできる。例えば
、様々な流量でアルゴンガスを容器に導入することができる。
先駆物質ガス、白金先駆物質ガス、及び随意に酸素反応体ガス及び/又は希釈ガ
スを含む。好ましくは反応容器内において、ルテニウム先駆物質ガスの分圧を十
分に低く維持して、ルテニウムの堆積が、上述の合金層14の好ましい白金:ル
テニウム組成を提供するようにする。この分圧は、ルテニウム先駆物質を保持す
るバブラーに通すヘリウムのような不活性ガスの流量を制御することによって、
又はバブラーの温度及び圧力のようなプロセスの他のパラメータを制御すること
によって調節できる。
なるように、反応容器圧力を維持する。白金:ルテニウム合金層14を堆積させ
るウェハー表面の温度は、約200℃〜約400℃の温度に維持する。
とができる。好ましくは白金含有先駆物質としては、MeCpPtMe3(Cp
=シクロペンタジエニル)、白金ヘキサフルオロアセチルアセトネート、CpP
tMe3、Pt(アセチルアセトネート)2、Pt(PF3)4、Pt(CO)2C
l2、シス−PtMe2[MeNC]2、(COD)Pt(CH3)2、(COD)
Pt(CH3)Cl、(C3H5)Pt(CH3)(CO)、(acac)(Pt)
(CH3)3(ここで、COD=1,5シクロオクタジエンであり、acac=ア
セチルアセトネート)を挙げることができる。更に、好ましくはルテニウム先駆
物質は、(ジエン)Ru(CO)3の式(式I)の液体ルテニウム錯体である。
ここで、「ジエン」とは、直鎖の、枝分かれした又は環状ジエン、二環式ジエン
、三環式ジエン、それらのフッ素化誘導体、それらの組み合わせ、及びハロゲン
化物、Si、S、Se、P、As又はNのようなヘテロ原子を更に有するそれら
の誘導体に言及している。これらの先駆物質錯体及び他のものは、本出願人の「
Precursor Chemistries for Chemical V
apor Deposition of Ruthenium and Rut
henium Oxide」、米国特許出願第 号明細書(Micr
on社参照番号No.97−0675)、及び本出願人の「Methods f
or Preparing Ruthenium and Osmium Co
mpounds」、米国特許出願第 号明細書(Micron
社参照番号No.97−0861)で説明されている。更に例えば、更なる先駆
物質がMcCormick等の米国特許第5,372,849号明細書で開示さ
れている。より好ましくは、本発明で使用するルテニウム先駆物質は、C6H8R
u(CO)3、ビス(シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)、トリルテニ
ウムドデカカルボニル、及びシクロペンタジエニルジカルボニルルテニウム(I
I)二量体のうちの1つを含む。
hod for Producing Low Carbon/Oxygen
Conductive Layers」(参照番号150.00730101(
Micron社参照番号97−0996))で説明されている。当業者は、これ
らの方法及び様々な他の方法を使用して、本発明の白金:ルテニウム合金層14
を形成できることを認識する。
この積層体24は、導電性層31〜34を含む。これらの導電性層31〜34の
うちの1又は複数は、本発明の白金:ルテニウム合金層である。
に加えて、様々な導電性材料でできた導電性層を含むことができる。例えばこの
導電性層としては、当然に限定するわけではないが、白金、パラジウム、ロジウ
ム、ルテニウム、オスミウム、及びイリジウムのような金属、白金:ロジウム、
白金:ルテニウム、及び白金:イリジウムのような金属合金、酸化ルテニウム、
酸化ロジウム、及び酸化イリジウムのような金属酸化物、白金:ロジウム酸化物
、白金:ルテニウム酸化物、及び白金:イリジウム酸化物のような金属合金酸化
物、窒素化チタン、窒素化タングステン、及び窒素化タンタルのような金属窒素
化物、ケイ素化チタン、ケイ素化ルテニウム、ケイ素化ロジウム、及びケイ素化
イリジウムのような金属ケイ素化物を挙げることができる。
途等で使用することができる。例えば積層体24は、ケイ素含有表面23を有す
る基材アセンブリ22で、貯蔵セルキャパシターのための電極として使用するこ
とができる。そのような場合には、積層体24のバリアー性質は、ケイ素含有表
面23からのケイ素の拡散を防がなければならない。本発明では、層31を白金
:ルテニウム合金層として作って、ケイ素含有表面23からケイ素が、積層体2
4を通って隣接する1又は複数の層29に達するのを防ぐことができる。更に例
えば、層29が高誘電率材料であり、積層体24を通る酸素の拡散を防ぐ拡散バ
リアー性を必要とする場合、層34又は他の層のうちの1つも本発明の白金:ル
テニウム合金バリアー層として作ることができる。当業者は、本発明の白金:ル
テニウム合金層を様々な用途のための積層体で使用できること、及び積層体が1
又は複数の白金:ルテニウム合金層を含めることを認識する。更に、同じ積層体
で使用するそのような白金:ルテニウム合金層の組成は異なっていてもよい。
示している。キャパシター構造体54は、第1の電極56、第2の電極60、及
びこれらの電極の間の高誘電率層58を含む。例えば誘電体層は、所望の誘電率
の任意の適当な材料でよい。この誘電体材料としては、Ta2O5、BaxSr(1- x) TiO3[BST]、BaTiO3、SrTiO3、PbTiO3、Pb(Zr,
Ti)O3[PZT]、(Pb,La)(Zr,Ti)O3[PLZT]、(Pb
,La)TiO3[PLT]、KNO3、及びLiNbO3を挙げることができる
。高誘電率層58を使用する場合、電極の拡散バリアー性は特に重要である。例
えば、キャパシター構造体の底部電極をうまく機能させるためには、電極層又は
電極積層体は、酸素の拡散に対する効果的なバリアーとして機能しなければなら
ない。これは特に、高誘電率材料を作るために使用する処理のためである。基材
アセンブリ52が、ケイ素含有表面53、例えばポリシリコン、ケイ素基材材料
、Nでドープしたケイ素、Pでドープしたケイ素等の表面を有し、この表面上に
キャパシターを形成する場合に、そのよう拡散バリアー性が特に必要とされる。
これは、拡散したケイ素の酸化が、キャパシタンスの低下、例えばメモリーデバ
イスのためのキャパシタンスの低下をもたらすことがあるためである。ルテニウ
ムと白金の同時堆積は、作られる層のバリアー性を促進させ、従って電極の用途
のための純粋な白金を超える有意の利点を提供する。
層として作られていてよいことを認識する。更にそのような電極56,60は、
1又は複数の白金:ルテニウム合金材料の層及び1又は複数の追加の導電性の層
を含む図2を参照して説明されるような積層体として作ることもできる。
する2つの例を示し以下で説明する。本発明の1又は複数の白金:ルテニウム層
の使用を、図4に関して説明する。この図4においては、蓄積セルの高誘電率キ
ャパシターの底部電極が、上述のような白金:ルテニウム合金材料の1又は複数
の層を含む。更に本発明の1又は複数の白金:ルテニウム合金層の使用を図5に
関して説明する。この図5では、拡散バリアー特性を必要とする接触ライニング
が示されている。簡単にするために、例示の説明は、これら2つの例示の構造で
説明される白金:ルテニウム合金材料の使用に限定する。本発明の利益を受ける
CMOSデバイス、メモリーデバイス、ロジックデバイス等のような様々なデバ
イスのための他の半導体プロセス及び構造が存在し、本発明は、接触ライニング
及び電極構造のようなここで説明する例示の態様に限定されない。白金:ルテニ
ウム合金バリアー層は、拡散バリアー性を必要とする任意の用途、特に隣接する
層へのケイ素及び酸素の拡散を妨げる用途のために使用することができる。
を堆積させる前に、開口184を形成することによって、従来の処理技術でデバ
イス構造体100を作る。そして白金:ルテニウム合金底部電極を開口184内
につくる。このように、及びFazan等の米国特許第5,392,189号明
細書で示されているように、デバイス構造体100は、電界酸化物(field
oxide)領域105及び活性領域、すなわち電界酸化物に覆われていない
基材107の領域を含む。ワードライン121及び活性デバイス、すなわち電界
効果トランジスタ(FET)122は、電界酸化物領域105に関して作られる
。適当なソース/ドレイン領域125,130をシリコン基材107に作る。酸
化物材料140の絶縁層は、FET122及びワードライン121の領域上に作
る。ポリシリコンプラグ165を作って、基材107と基材上に作られる貯蔵セ
ルキャパシターとの間の電気的接触を提供する。ポリシリコンプラグ165上に
様々な層、例えば層167及び175を作る。そのような層は例えば、窒素化チ
タン、窒素化タングステン、又はバリアーとして機能する任意の他の金属窒素化
物でよく、これは上述のような1又は複数の白金:ルテニウム合金バリアー層を
含むこともできる。その後で、もう1つの絶縁層183を作って、開口184を
与えるようにする。
アスペクト比の開口は、特徴寸法又は臨界寸法が約1μm未満(例えば、開口の
直径又は幅が約1μm未満)で、アスペクト比が約1よりも大きい。そのような
アスペクト比は、接触ホール、バイア、トレンチ、及び任意の他の設計開口に適
用可能である。例えば、開口が1μmで深さが3μmのトレンチは、アスペクト
比が3である。本発明は小さいアスペクト比の構造物に拡散バリアー層を作るの
に特に有益である。これは、ステップ構造上の適合した白金:ルテニウム合金材
料の層を製造するために、CVDプロセスを使用することによる。
4を作る底部表面185及び1又は複数の側壁186上に作る。初めに白金:ル
テニウム合金材料の層を、底部表面185及び側壁186を含む構造体全体の上
に同時堆積させ、そして下側電極187を層を作る。例えば層は、エッチング又
は平滑化して、底部電極187を作るために所望の領域を除去することができる
。その後で誘電体層191を、白金:ルテニウム合金拡散バリアー層187に関
して製造する。更にその後で、第2の電極192を、誘電体材料191に関して
製造する。例えばそのような電極は、ここで説明されるような白金:ルテニウム
合金バリアー材料、窒素化タングステン、窒素化チタン、窒素化タンタル、ルテ
ニウム、ロジウム、イリジウム、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、任意のそれ
らの組み合わせ、又は蓄積セルキャパシターの電極として典型的に使用される他
の導電性材料のような任意の導電性材料であってよい。本発明を使用する場合、
白金:ルテニウム合金材料でできた底部電極は、CVDを使用して、開口184
内に均一な厚さで適合して作られており、これは所望の抵抗性及びバリアー性を
提供する。
るケイ素含有表面のような表面に関して作られる任意のキャパシターが、本発明
の利益を受けることを当業者は認識する。例えば、コンテナ(containe
r)キャパシターは典型的に表面上に作られた電極を含み、これは底部電極を適
合させて作ることを必要とする。そのようなコンテナキャパシター蓄積セルは、
Dennison等の米国特許第5,270,241号明細書「Optimiz
ed Container Stack Capacitor DRAM Ce
ll Utilizing Sacrificial Oxide Depos
ition and Chemical Mechanicl Polishi
ng」(1993年12月14日)で説明されている。当業者は、底部電極18
7が、ここで説明されたような白金:ルテニウム合金バリアーの1又は複数の層
を伴う積層体を含めることを認識する。
造、そして基材207の接触領域255の金属化によって、従来の処理技術で作
られている。そのように、金属化の前では、デバイス構造体200は、電界酸化
物領域205、及び活性領域、すなわち電界酸化物によって覆われていない基材
207の領域を含む。活性領域の電界酸化物領域205に関して作られているも
のは、ワードライン(ワード線)221とFET222である。適当にドープさ
れたソース/ドレイン領域225,230は、当業者に既知のようにして作られ
ている。その上に酸化物材料の適合層240を作り、接触開口部259を提供し
て、ケイ素基材207のドープされた領域230に接触領域255を与える。そ
の後で、1又は複数の金属化又は導電性層を、接触開口部259に作り、基材領
域230に電気的な接触を提供する。例えば、窒素化チタン又は他の拡散バリア
ー材料のような様々な材料を、接触開口部259に提供することができる。好ま
しくは、本発明の白金:ルテニウム合金材料でできた接触ライニング285を、
開口部259を作る底部表面260及び1又は複数の側壁261に提供する。白
金:ルテニウム合金層は一般に、基材アセンブリ全体に堆積させ、平滑化して、
接触ライニング285を作る。その後、導電性材料276を接触開口部内に提供
して、基材207のドープされた領域230への接触を与える。
白金:ルテニウム層の深さでの分布を示している。小さい研究室規模の反応性C
VD容器は、MDC Vaccuum Products社(カリフォルニア州
ハイワード)が製造するものであり、ガラス製研究用バブラー(bubbler
)は、Technical Glass Service(アイダホ州、ボイズ
)から入手した。白金:ルテニウム層を得るために使用した同時堆積条件は、以
下の条件を含む。 白金先駆物質:MeCpPt(Me)3 ルテニウム先駆物質:C6H8Ru(CO)3 バブラーに通して使用する白金キャリアーガス:ヘリウム5sccm バブラーに通して使用するルテニウムキャリアーガス:ヘリウム10sccm 白金バブラー条件:圧力10Torr、温度33℃ ルテニウムバブラー条件:圧力40Torr、温度25℃ 反応容器条件:圧力5Torr、ウェハー表面での堆積温度300℃ 堆積時間:4分間 酸素反応ガス:10sccm
ンプレーリー)から商標名PhI(Φ)5600で入手可能なXPS装置を使用
して得た。分布を得るための操作条件は、350Wで単色のAlkα(hV=1
486.6eV)のx線源、45°での抽出、800μmの抽出開口を含む。ス
パッタリングは、3mmの領域にされた4keVのアルゴンイオンビームによっ
て行った。図6Aの深さ分布のためのスパッタリング時間は13分間、図6Bの
深さ分布のためのスパッタリング時間は14.3分間であった。 であった。
層は、200Åの深さで、白金が約70%でルテニウムが約15%である。図6
Bは、750℃で30秒間の迅速な熱酸化焼きなまし処理を行った後の、同時堆
積させた白金:ルテニウム層を示している。図6Cは、XPSモンタージュを示
しており、これは、酸素中での焼きなまし処理を行った後の白金:ルテニウム層
を通る分布での、Siシグナルを示している。このピークの形状は、界面におい
てSiがないこと、及び表面においてわずかなSiのみが存在することを示して
いる。バリアー層を通るケイ素及び酸素の拡散がないこと、従って二酸化ケイ素
が形成されないことが分かる。
書の記載に含まれているようにして、その全体を本明細書の記載に含める。本発
明を例示の態様に関して説明してきたが、これらの態様に限定されることを意味
していない。上述のように当業者は、様々な他の用途で、ここで説明された白金
:ルテニウム合金層を使用して、その有益なバリアー特性の利益を得られること
を認識する。例示の態様の様々な変更及び本発明の追加の態様が、この説明を参
照して当業者に明らかである。従って、特許請求の範囲の記載は、特許請求の範
囲に示される本発明の範囲に含まれる全てのそのような変更及び態様を包含する
ことを意図している。
を示している。
を有する構造体を示している。
ターを含む構造体を示している。
示している。
の深さでの分布を示す図である。
さでの分布を示す図である。
布についてのSiシグナルを示すXPSモンタージュである。
及び 前記少なくとも1つの活性デバイスに関して作られた相互接続、 を含み、前記相互接続が、白金(x):ルテニウム(1−x)合金(xは0.9
0〜0.98)でできているバリアー層を含む、集積回路構造体。
ンプレーリー)から商標名PhI(Φ)5600で入手可能なXPS装置を使用
して得た。分布を得るための操作条件は、350Wで単色のAlkα(hV=1
486.6eV)のx線源、45°での抽出、800μmの抽出開口を含む。ス
パッタリングは、3mmの領域にされた4keVのアルゴンイオンビームによっ
て行った。図6Aの深さ分布のためのスパッタリング時間は13分間、図6Bの
深さ分布のためのスパッタリング時間は14.3分間であった。
Claims (33)
- 【請求項1】 表面を有する基材アセンブリを提供すること、及び 前記表面の少なくとも一部上に、白金(x):ルテニウム(1−x)合金(x
は約0.60〜約0.995)でできている拡散バリアー層を形成すること、 を含む、集積回路の製造で使用する方法。 - 【請求項2】 前記xが約0.90〜約0.98である、請求項1に記載の
方法。 - 【請求項3】 前記xが約0.95である、請求項2に記載の方法。
- 【請求項4】 前記バリアー層の形成が、化学気相堆積によるバリアー層の
形成を含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 前記表面の一部がケイ素含有表面である、請求項1に記載の
方法。 - 【請求項6】 基材アセンブリの一部上に第1の電極を形成すること、 前記第1の電極の少なくとも一部上に高誘電率材料を提供すること、及び 前記高誘電率材料上に第2の電極を形成すること、 を含み、前記第1と第2の電極のうちの少なくとも1つが、白金:ルテニウム合
金層を含む、キャパシターの製造で使用する方法。 - 【請求項7】 前記白金:ルテニウム合金層が、白金(x):ルテニウム(
1−x)合金(xは約0.60〜約0.995)の層である、請求項6に記載の
方法。 - 【請求項8】 前記xが約0.90〜約0.98である、請求項7に記載の
方法。 - 【請求項9】 前記xが約0.95である、請求項8に記載の方法。
- 【請求項10】 前記白金(x):ルテニウム(1−x)合金の層を含む前
記第1及び第2の電極のうちの少なくとも1つの形成が、化学気相堆積によって
前記白金(x):ルテニウム(1−x)合金の層を形成することを含む、請求項
1に記載の方法。 - 【請求項11】 基材アセンブリのケイ素含有表面を提供すること、 前記基材アセンブリのケイ素含有表面の少なくとも1部に、白金(x):ルテ
ニウム(1−x)合金の層を含む第1の電極を形成すること、 前記第1の電極の少なくとも1部の上に高誘電率材料を提供すること、及び 前記高誘電率材料上に第2の電極を提供すること、 を含む、キャパシターの製造で使用する方法。 - 【請求項12】 前記第1電極が白金(x)及びルテニウム(1−x)の合
金の単一の層である、請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 前記層の厚さが約100Å〜約500Åである、請求項1
2に記載の方法。 - 【請求項14】 前記第1の電極の形成工程が、化学気相堆積によって白金
(x):ルテニウム(1−x)合金の層を堆積させることを含む、請求項11に
記載の方法。 - 【請求項15】 前記xが約0.60〜約0.995である、請求項11に
記載の方法。 - 【請求項16】 前記xが約0.90〜約0.98である、請求項15に記
載の方法。 - 【請求項17】 前記第1の電極が、白金(x):ルテニウム(1−x)合
金の層と1又は複数の追加の導電性層を含む、請求項11に記載の方法。 - 【請求項18】 前記1又は複数の追加の導電性層が、金属及び金属合金;
金属及び金属合金の酸化物;金属窒素化物;並びに金属ケイ素化物の群より選択
される材料でできている、請求項17に記載の方法。 - 【請求項19】 少なくとも1つの活性デバイスを有する基材アセンブリを
提供すること;及び 前記少なくとも1つの活性デバイスに関して、白金(x):ルテニウム(1−
x)合金のバリアー層を含む少なくとも1つの電極を有するキャパシターを製造
すること、 を含む、キャパシターを有する蓄積セルの製造で使用する方法。 - 【請求項20】 前記少なくとも1つの電極の形成が、化学気相堆積によっ
て白金(x):ルテニウム(1−x)合金のバリアー層を堆積させることを含む
、請求項19に記載の方法。 - 【請求項21】 前記xが約0.60〜約0.995である、請求項19に
記載の方法。 - 【請求項22】 前記xが約0.90〜約0.98である、請求項21に記
載の方法。 - 【請求項23】 表面を有する基材アセンブリ;及び 前記表面の少なくとも1部上の、白金(x):ルテニウム(1−x)合金(x
は約0.60〜約0.995)でできたバリアー層、 を含む、半導体デバイス構造体。 - 【請求項24】 前記xが約0.90〜約0.98である、請求項23に記
載の方法。 - 【請求項25】 前記xが約0.95である、請求項24に記載の方法。
- 【請求項26】 前記表面の一部がケイ素含有表面である、請求項23に記
載の方法。 - 【請求項27】 第1の電極; 前記第1の電極の少なくとも1部の上の誘電体材料; 前記誘電体材料上の第2の電極; を含み、前記第1と第2の電極の少なくとも一方が白金(x):ルテニウム(1
−x)合金のバリアー層を含む、キャパシター構造体。 - 【請求項28】 前記xが約0.60〜約0.995である、請求項27に
記載の方法。 - 【請求項29】 前記xが約0.90〜約0.98である、請求項28に記
載の方法。 - 【請求項30】 前記第1と第2の電極の少なくとも一方が、白金(x):
ルテニウム(1−x)合金のバリアー層と1又は複数の追加の導電性層とを含む
、請求項27に記載の構造体。 - 【請求項31】 前記1又は複数の追加の導電性層が、金属及び金属合金;
金属及び金属合金の酸化物;金属窒素化物;並びに金属ケイ素化物の群より選択
される材料でできている、請求項30に記載の構造体。 - 【請求項32】 少なくとも1つの活性デバイスを有する基材アセンブリ;
及び 前記少なくとも1つの活性デバイスに関して形成されたキャパシターであって
、白金(x):ルテニウム(1−x)合金でできたバリアー層を含む少なくとも
1つの電極を有するキャパシター、 を含む、メモリーセル構造体。 - 【請求項33】 前記少なくとも1つの活性デバイスのケイ素含有領域に関
して形成された第1の電極; 前記第1の電極の少なくとも1部の上の誘電体材料;及び 前記誘電体材料上の第2の電極; を含み、前記第1の電極が白金(x):ルテニウム(1−x)合金でできたバリ
アー層を有する、請求項32に記載の構造体。
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