JPH0750699B2 - 高密度集積回路におけるチタン・窒化チタン二重層の製造方法 - Google Patents
高密度集積回路におけるチタン・窒化チタン二重層の製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高密度集積半導体回路においてアルミニウ
ムをベースとする金属化面とシリコン表面又はシリサイ
ド・ポリサイド表面との間に置かれる接触ならびに障壁
層としてチタン・窒化チタン二重層を静電マグネトロン
を備える単一室処理装置内で窒素を加えながら行うチタ
ン・ターゲットからの陰極スパッタリングによって形成
させる方法に関するものである。
ムをベースとする金属化面とシリコン表面又はシリサイ
ド・ポリサイド表面との間に置かれる接触ならびに障壁
層としてチタン・窒化チタン二重層を静電マグネトロン
を備える単一室処理装置内で窒素を加えながら行うチタ
ン・ターゲットからの陰極スパッタリングによって形成
させる方法に関するものである。
高密度集積半導体回路の製造に当って適当な対抗手段を
採らないとアルミニウムに対いするシリコンの溶解度に
基きドープされたシリコン区域（基板内の拡散区域）又
はポリシリコンの接触部にスパイキングと呼ばれている
現象が起り、アルミニウムの針がシリコン内に突き出し
て短絡の原因となる。この現象は微細構造化されると同
時に偏平になった拡散区域の場合特に深刻である。
採らないとアルミニウムに対いするシリコンの溶解度に
基きドープされたシリコン区域（基板内の拡散区域）又
はポリシリコンの接触部にスパイキングと呼ばれている
現象が起り、アルミニウムの針がシリコン内に突き出し
て短絡の原因となる。この現象は微細構造化されると同
時に偏平になった拡散区域の場合特に深刻である。
この問題は使用されるアルミニウムに少量のシリコンを
加えることによって一応解決されるが、このシリコンは
アルミニウム・シリコン接触面に析出して接触抵抗に難
点が生ずるようになる。
加えることによって一応解決されるが、このシリコンは
アルミニウム・シリコン接触面に析出して接触抵抗に難
点が生ずるようになる。
本来の原因であるドープされたシリコン基板又はポリシ
リコンとアルミニウム金属化層との間の拡散を緩慢にす
る方法の１つは拡散障壁層を設けることである。その材
料として元素周期表の亜族IV b、V b及びVI bの金属の
窒化物、炭化物およびホウ化物が考えられる。
リコンとアルミニウム金属化層との間の拡散を緩慢にす
る方法の１つは拡散障壁層を設けることである。その材
料として元素周期表の亜族IV b、V b及びVI bの金属の
窒化物、炭化物およびホウ化物が考えられる。
特に窒化チタンを拡散障壁に使用することについては文
献カナモリ著「固体薄膜（Kanamori:Thin Solid Film
s）」136（1986年）、195〜214頁において詳細に検討さ
れている。それによれば障壁特性がこの場合製造方法、
使用された製造装置ならびに製造工程パラメータに強く
関係する。広く採用されている製法は窒素を含む雰囲気
中の反応正スパッタリングであるが、この場合スパッタ
リング電力と全スパッタリング圧力を一定にして雰囲気
中の窒素分の増大と共に形成された窒化チタン層のいく
つかの特性が徹底的に変化する。即ち層の形態の変化か
ら始まり、銀色が含銀金色−金色−金褐色−褐紫金属色
−褐金属色と変化する。スパッタリング雰囲気中の窒素
濃度の特定値からスパッタリング速度が1/3に低下する
のに対して、形成された窒化チタン層の導電率は約３倍
に上昇する。これが起る点は全スパッタリング圧力とス
パッタリング電力に関係し、金色の発生と1:1の窒素・
チタン比を特徴としている。この外にこの金色の化学量
論性は窒化チタン層を通しての拡散に対して高い密度を
示すことを特徴とし、それによって良好な障壁特性を示
すものとすることができる。しかしこの層によって生ず
る機械的反応（ストレス）がこの点で最大となるから、
微細亀裂の発生に続いて障壁の崩壊の原因となる。
献カナモリ著「固体薄膜（Kanamori:Thin Solid Film
s）」136（1986年）、195〜214頁において詳細に検討さ
れている。それによれば障壁特性がこの場合製造方法、
使用された製造装置ならびに製造工程パラメータに強く
関係する。広く採用されている製法は窒素を含む雰囲気
中の反応正スパッタリングであるが、この場合スパッタ
リング電力と全スパッタリング圧力を一定にして雰囲気
中の窒素分の増大と共に形成された窒化チタン層のいく
つかの特性が徹底的に変化する。即ち層の形態の変化か
ら始まり、銀色が含銀金色−金色−金褐色−褐紫金属色
−褐金属色と変化する。スパッタリング雰囲気中の窒素
濃度の特定値からスパッタリング速度が1/3に低下する
のに対して、形成された窒化チタン層の導電率は約３倍
に上昇する。これが起る点は全スパッタリング圧力とス
パッタリング電力に関係し、金色の発生と1:1の窒素・
チタン比を特徴としている。この外にこの金色の化学量
論性は窒化チタン層を通しての拡散に対して高い密度を
示すことを特徴とし、それによって良好な障壁特性を示
すものとすることができる。しかしこの層によって生ず
る機械的反応（ストレス）がこの点で最大となるから、
微細亀裂の発生に続いて障壁の崩壊の原因となる。
この問題の解決法として発生した亀裂に酸素を満たすこ
とが1986年アンジエゴにおけるVLSI技術に関する会議の
報告所（1986 Symposium on VLSI−Technology in
San Diego）55−56頁において提案されている。しか
しこのような後処理の追加は製造工程の全体を複雑にす
る。障壁層の厚さ通常約100nmに過ぎないが、不安定な
抵抗率となる領域で処理することは製造過程の確実性の
点で不利である。
とが1986年アンジエゴにおけるVLSI技術に関する会議の
報告所（1986 Symposium on VLSI−Technology in
San Diego）55−56頁において提案されている。しか
しこのような後処理の追加は製造工程の全体を複雑にす
る。障壁層の厚さ通常約100nmに過ぎないが、不安定な
抵抗率となる領域で処理することは製造過程の確実性の
点で不利である。
この発明の目的は、下記の課題を解決する窒化チタンの
接触ならびに障壁層をアルミニウム金属化層とシリコン
結晶面又はシリサイドとポリサイドの面の間に形成させ
ることである。
接触ならびに障壁層をアルミニウム金属化層とシリコン
結晶面又はシリサイドとポリサイドの面の間に形成させ
ることである。
（１） 高い導電率を持たなければならない。
（２） ドープされた単結晶ならびに多結晶シリコンと
の接触および金属シリサイドとポリシリコンの層との接
触の形成にあたってサブミクロン領域の接触孔直径にお
いて小さい接触抵抗が僅かな許容差をもって達成されな
ければならない。
の接触および金属シリサイドとポリシリコンの層との接
触の形成にあたってサブミクロン領域の接触孔直径にお
いて小さい接触抵抗が僅かな許容差をもって達成されな
ければならない。
（３） アルミニウム・シリコン合金から成る金属化層
と課題（２）に挙げられているシリコン区域の間の境界
面が高い電流密度と高い温度において安定でなければな
らない。
と課題（２）に挙げられているシリコン区域の間の境界
面が高い電流密度と高い温度において安定でなければな
らない。
（４） 接触ならびに障壁層が製造の全過程に不利な影
響を及ぼさず、例えばこの層によって機械的応力（スト
レス）が生じてはならない。
響を及ぼさず、例えばこの層によって機械的応力（スト
レス）が生じてはならない。
高い導電率はシリコン１％を含むアルミニウム金属化層
とすることによって達成される。
とすることによって達成される。
低い接触抵抗は窒化チタン層の前に純チタン層を析出さ
せるときチタンケイ化物の接触層を形成させることによ
って得られる。
せるときチタンケイ化物の接触層を形成させることによ
って得られる。
高い温度と電流負荷においての安定性を最小のストレス
の下に達成することは、チタン層と窒化チタン層の双方
を単一層として周期的に析出させ、その際個々の層析出
の間で熱処理を実施し、又窒化チタン層の析出に際して
反応ガス中の窒素の比率を窒化チタン層中のチタン窒素
化合物の化学量論的比率よりも高くすることを特徴とす
るこの発明の方法によって初めて可能となる。
の下に達成することは、チタン層と窒化チタン層の双方
を単一層として周期的に析出させ、その際個々の層析出
の間で熱処理を実施し、又窒化チタン層の析出に際して
反応ガス中の窒素の比率を窒化チタン層中のチタン窒素
化合物の化学量論的比率よりも高くすることを特徴とす
るこの発明の方法によって初めて可能となる。
各単一層の厚さを3nmから5nmの間、特に4nmとし、熱処
理を250℃から350℃の間、特に300℃で行うこともこの
発明の枠内にある。
理を250℃から350℃の間、特に300℃で行うこともこの
発明の枠内にある。
この発明思想の展開では層の形成に対して直流単一室処
理装置が使用され、層析出基板は水平回転式のパレット
に固定され、このパレットが層形成中回転する。この回
転速度は１回転が重層の１サイクルに対応するように選
ばれる。
理装置が使用され、層析出基板は水平回転式のパレット
に固定され、このパレットが層形成中回転する。この回
転速度は１回転が重層の１サイクルに対応するように選
ばれる。
基板を取り付けたパレットの回転により基板がターゲッ
トと加熱源の下を周期的に通過してスパッタリングと加
熱とが交互に繰り返されることにより、窒化チタンが複
数の単一層から構成されることに基きほとんどストレス
の無い層が作られ（直径100mmのシリコン結晶ウエーハ
でもゆがみは１μｍに過ぎない）、良好な熱安定性（50
0℃30分の耐熱試験）と1.1μｍ接触部に対する高い電流
負荷性を示す外に低い接触抵抗とダイオード漏れ電流の
点で勝れている。この場合工程のパラメータは工程の高
い確実性と処理能力が確保されるように選ばれ、例えば
窒素流は“金色化学量論値”以上でありスパッタリング
電力は約3kWとなる。
トと加熱源の下を周期的に通過してスパッタリングと加
熱とが交互に繰り返されることにより、窒化チタンが複
数の単一層から構成されることに基きほとんどストレス
の無い層が作られ（直径100mmのシリコン結晶ウエーハ
でもゆがみは１μｍに過ぎない）、良好な熱安定性（50
0℃30分の耐熱試験）と1.1μｍ接触部に対する高い電流
負荷性を示す外に低い接触抵抗とダイオード漏れ電流の
点で勝れている。この場合工程のパラメータは工程の高
い確実性と処理能力が確保されるように選ばれ、例えば
窒素流は“金色化学量論値”以上でありスパッタリング
電力は約3kWとなる。
この発明の種々の実施態様は請求項２以下に示されてい
る。
る。
次に実施例と図面についてこの発明を更に詳細に説明す
る。
る。
第１図において１はn+型又はp+型にドープされた偏平区
域２を含むシリコン基板であり、３は例えばSiO2から成
り接触孔を備える絶縁層である。接触孔は断面直径が0.
9μｍで深さは１μｍである。この発明によるスパッタ
リング法により直前にフッ化水素酸中の短時間エッチン
グによって表面酸化膜を除かれた基板（１、２、３）の
全面にアルゴン・プラズマ中で数層（例えば５属）のチ
タン層を20nmの厚さのチタン層４に形成させ、真空を破
ることなく窒素を加えて例えば25層から成る窒化チタン
層５を厚さ100nmに析出させる。
域２を含むシリコン基板であり、３は例えばSiO2から成
り接触孔を備える絶縁層である。接触孔は断面直径が0.
9μｍで深さは１μｍである。この発明によるスパッタ
リング法により直前にフッ化水素酸中の短時間エッチン
グによって表面酸化膜を除かれた基板（１、２、３）の
全面にアルゴン・プラズマ中で数層（例えば５属）のチ
タン層を20nmの厚さのチタン層４に形成させ、真空を破
ることなく窒素を加えて例えば25層から成る窒化チタン
層５を厚さ100nmに析出させる。
スパッタリング装置の基底圧はスパッタリング前で７×
10-5paである。処理容器は析出に際して赤外線加熱器
（第３図参照）により300℃に加熱される。窒化チタン
５の析出に際してはそれまで47sccmアルゴンであったガ
ス流を21sccmアルゴンと32sccm窒素に変更する。チタン
・ターゲットの電力は3.07kWとする。
10-5paである。処理容器は析出に際して赤外線加熱器
（第３図参照）により300℃に加熱される。窒化チタン
５の析出に際してはそれまで47sccmアルゴンであったガ
ス流を21sccmアルゴンと32sccm窒素に変更する。チタン
・ターゲットの電力は3.07kWとする。
タチン・窒化チタンから成り単一層として析出した二重
層（４、５）の全体の厚さは約120nmであり、その上に
例えばアルミニウム・シリコン合金又はアルミニウム・
シリコン・銅合金から成る金属化面６が公知の方法で設
けられる。
層（４、５）の全体の厚さは約120nmであり、その上に
例えばアルミニウム・シリコン合金又はアルミニウム・
シリコン・銅合金から成る金属化面６が公知の方法で設
けられる。
第１図の構造の一部分を拡大して第２図に示す。
ここには厚さ4nmの単一スパッタリング層の析出状況が
明瞭に示されている。図にはチタンの単一層が小文字
で、窒化チタンの単一層が大文字で表わされる。窒化チ
タン析出層５の品質は褐紫色金属表面の出現により視覚
的にコントロールされる。それ以外のコントロール法は
窒化チタン層（５）の層抵抗測定（16.7Ω/sq）厚さの
測定およびREM撮影による層組織の測定である。層組織
は（111）集合組織で棒状であることが必要である。
明瞭に示されている。図にはチタンの単一層が小文字
で、窒化チタンの単一層が大文字で表わされる。窒化チ
タン析出層５の品質は褐紫色金属表面の出現により視覚
的にコントロールされる。それ以外のコントロール法は
窒化チタン層（５）の層抵抗測定（16.7Ω/sq）厚さの
測定およびREM撮影による層組織の測定である。層組織
は（111）集合組織で棒状であることが必要である。
第３図において７は回転式のパレットでその上に８ケ所
の円盤位置（11乃至18）が定められている。矢印８の方
向に回転毎にシリコン結晶盤（１、２、３）がこの位置
に置かれる。９はチタン・ターゲットを取り付けたター
ゲット支持体であり、10は赤外線加熱器である。
の円盤位置（11乃至18）が定められている。矢印８の方
向に回転毎にシリコン結晶盤（１、２、３）がこの位置
に置かれる。９はチタン・ターゲットを取り付けたター
ゲット支持体であり、10は赤外線加熱器である。
図から分るように常に８枚の基板（11乃至18）中の少く
とも１つがターゲット９又は加熱器10の下に置かれてい
る。
とも１つがターゲット９又は加熱器10の下に置かれてい
る。
スパッタリング過程は一例として次のように調整され
る。層全体の厚さが120nmのとき純チタン層の析出中パ
レット７が５回転し、窒化チタン層の析出中パレットが
25回転する。８枚の円盤に対するスパッタリングの時間
はチタン層の場合30秒、窒化チタン層の場合500秒であ
る。
る。層全体の厚さが120nmのとき純チタン層の析出中パ
レット７が５回転し、窒化チタン層の析出中パレットが
25回転する。８枚の円盤に対するスパッタリングの時間
はチタン層の場合30秒、窒化チタン層の場合500秒であ
る。
第１図はこの発明の方法によって作られる層構造の断面
図、第２図は第１図の一部分の拡大図、第３図は層形成
装置の平面図である。 １……シリコン基板 ２……平坦なドープ区域 ３……接触孔を備える絶縁層 ４……チタン層 ５……窒化チタン層 ６……金属化面
図、第２図は第１図の一部分の拡大図、第３図は層形成
装置の平面図である。 １……シリコン基板 ２……平坦なドープ区域 ３……接触孔を備える絶縁層 ４……チタン層 ５……窒化チタン層 ６……金属化面
Claims (9)
- 【請求項１】静電マグネトロンを備える単一室処理装置
内で窒素を加えながらチタン・ターゲット（９）からの
陰極スパッタリングにより高密度集積回路においてアル
ミニウムをベースとする金属化面（６）とシリコン表面
又はシリサイド・ポリサイド表面（２）との接触ならび
に障壁となるチタン・窒化チタン二重層（４、５）を製
造する方法において、チタン層（４）と窒化チタン層
（５）の双方をそれぞ単一層（ａ乃至ｅ、Ａ乃至Ｚ）と
して周期的に析出させ、その際個々の層析出の間で熱処
理（10）を実施し、又窒化チタン層（５）の析出に際し
て反応ガス中の窒素の比率を窒化チタン層中のチタン・
窒素化合物の化学量論比率よりも高く調整することを特
徴とする高密度集積回路におけるチタン・窒化チタン二
重層の製造方法。 - 【請求項２】単一層（ａ乃至ｅ、Ａ乃至Ｚ）の厚さが3n
mから5nmの範囲、特に4nmに調整されることを特徴とす
る請求項１記載の方法。 - 【請求項３】熱処理（10）が250℃から350℃の温度範
囲、特に300℃の温度で実施されることを特徴とする請
求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】直流単一室スパッタリング装置が使用さ
れ、層形成用の基板（11乃至18）が水平回転可能のパレ
ット（７）に固定され、パレットは層形成中回転しその
回転速度は１回転が層配列の１周期に対応するように調
整されることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記
載の方法。 - 【請求項５】スパッタリングの電力が3kVの範囲内に調
整されることを特徴とする請求項４記載の方法。 - 【請求項６】少くとも４層のチタン層と少くとも20層の
窒化チタン層が析出するまで層形成処理が続けられるこ
とを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の方法。 - 【請求項７】キャリヤガスとしてアルゴンが使用され、
反応室内の初期圧力が最低７×10-5paに設定されること
を特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の方法。 - 【請求項８】ガス流がアルゴンに対してはチタン層
（４）の析出中は45乃至50sccmに、窒化チタン層（５）
の析出中は20乃至25sccmに設定され、窒素に対しては30
乃至50sccmに設定され、反応室内のスパッタリング厚は
0.7pa付近に定められることを特徴とする請求項１ない
し７の１つに記載の方法。 - 【請求項９】層形成過程の直前に水素を含む媒質内で基
板（11ないし18）の表面清浄化が行われることを特徴と
する請求項１ないし８の１つに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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| DE3704055 | 1987-02-10 | ||
| DE3704055.3 | 1987-02-10 |
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|---|---|
| JPS63202911A JPS63202911A (ja) | 1988-08-22 |
| JPH0750699B2 true JPH0750699B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
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| US5023994A (en) * | 1988-09-29 | 1991-06-18 | Microwave Power, Inc. | Method of manufacturing a microwave intergrated circuit substrate including metal lined via holes |
| GB8827541D0 (en) * | 1988-11-25 | 1988-12-29 | Atomic Energy Authority Uk | Multilayer coatings |
| US5102827A (en) * | 1989-05-31 | 1992-04-07 | At&T Bell Laboratories | Contact metallization of semiconductor integrated-circuit devices |
| US5236868A (en) * | 1990-04-20 | 1993-08-17 | Applied Materials, Inc. | Formation of titanium nitride on semiconductor wafer by reaction of titanium with nitrogen-bearing gas in an integrated processing system |
| EP0478233B1 (en) * | 1990-09-27 | 1996-01-03 | AT&T Corp. | Process for fabricating integrated circuits |
| CA2061119C (en) * | 1991-04-19 | 1998-02-03 | Pei-Ing P. Lee | Method of depositing conductors in high aspect ratio apertures |
| JP2725944B2 (ja) * | 1991-04-19 | 1998-03-11 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | 金属層堆積方法 |
| US5232522A (en) * | 1991-10-17 | 1993-08-03 | The Dow Chemical Company | Rapid omnidirectional compaction process for producing metal nitride, carbide, or carbonitride coating on ceramic substrate |
| US5156725A (en) * | 1991-10-17 | 1992-10-20 | The Dow Chemical Company | Method for producing metal carbide or carbonitride coating on ceramic substrate |
| JP2946978B2 (ja) * | 1991-11-29 | 1999-09-13 | ソニー株式会社 | 配線形成方法 |
| US6051490A (en) * | 1991-11-29 | 2000-04-18 | Sony Corporation | Method of forming wirings |
| EP0551117A2 (en) * | 1992-01-08 | 1993-07-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Large scale integrated circuit device and thin film forming method and apparatus for the same |
| US5300813A (en) * | 1992-02-26 | 1994-04-05 | International Business Machines Corporation | Refractory metal capped low resistivity metal conductor lines and vias |
| JP3343620B2 (ja) * | 1992-04-09 | 2002-11-11 | アネルバ株式会社 | マグネトロンスパッタリングによる薄膜形成方法および装置 |
| US5240880A (en) * | 1992-05-05 | 1993-08-31 | Zilog, Inc. | Ti/TiN/Ti contact metallization |
| KR950009934B1 (ko) * | 1992-09-07 | 1995-09-01 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치의 배선층 형성방법 |
| US5283453A (en) * | 1992-10-02 | 1994-02-01 | International Business Machines Corporation | Trench sidewall structure |
| JP3587537B2 (ja) * | 1992-12-09 | 2004-11-10 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| US5427666A (en) * | 1993-09-09 | 1995-06-27 | Applied Materials, Inc. | Method for in-situ cleaning a Ti target in a Ti + TiN coating process |
| KR960016231B1 (en) * | 1993-09-15 | 1996-12-07 | Hyundai Electronics Ind | Semiconductor metal wire forming method |
| JP2627861B2 (ja) * | 1993-10-22 | 1997-07-09 | アネルバ株式会社 | Ｔｉ−ＴｉＮ積層膜の成膜方法および装置 |
| EP0697723A3 (en) | 1994-08-15 | 1997-04-16 | Ibm | Method of metallizing an insulating layer |
| US5600182A (en) * | 1995-01-24 | 1997-02-04 | Lsi Logic Corporation | Barrier metal technology for tungsten plug interconnection |
| JPH0936228A (ja) * | 1995-07-21 | 1997-02-07 | Sony Corp | 配線形成方法 |
| US5838052A (en) * | 1996-03-07 | 1998-11-17 | Micron Technology, Inc. | Reducing reflectivity on a semiconductor wafer by annealing titanium and aluminum |
| US5883002A (en) * | 1996-08-29 | 1999-03-16 | Winbond Electronics Corp. | Method of forming contact profile by improving TEOS/BPSG selectivity for manufacturing a semiconductor device |
| US5926734A (en) * | 1997-08-05 | 1999-07-20 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure having a titanium barrier layer |
| US6048791A (en) * | 1998-03-31 | 2000-04-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device with electrode formed of conductive layer consisting of polysilicon layer and metal-silicide layer and its manufacturing method |
| US6410986B1 (en) * | 1998-12-22 | 2002-06-25 | Agere Systems Guardian Corp. | Multi-layered titanium nitride barrier structure |
| US6653222B2 (en) * | 1999-08-03 | 2003-11-25 | International Business Machines Corporation | Plasma enhanced liner |
| US6440831B1 (en) * | 2000-12-06 | 2002-08-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Ionized metal plasma deposition process having enhanced via sidewall coverage |
| US9708707B2 (en) * | 2001-09-10 | 2017-07-18 | Asm International N.V. | Nanolayer deposition using bias power treatment |
| US7713592B2 (en) | 2003-02-04 | 2010-05-11 | Tegal Corporation | Nanolayer deposition process |
| US9121098B2 (en) | 2003-02-04 | 2015-09-01 | Asm International N.V. | NanoLayer Deposition process for composite films |
| KR100512180B1 (ko) * | 2003-07-10 | 2005-09-02 | 삼성전자주식회사 | 자기 랜덤 엑세스 메모리 소자의 자기 터널 접합 및 그의형성방법 |
| JP2021516291A (ja) * | 2018-03-09 | 2021-07-01 | ザ ガバメント オブ ザ ユナイテッド ステイツ オブ アメリカ，アズ リプレゼンテッド バイ ザ セクレタリー オブ ザ ネイビー | 高温スパッタによる化学量論的窒化チタン薄膜 |
| CN112144014A (zh) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 陕西航天时代导航设备有限公司 | 一种基于GT35球碗零件内表面制备TiN厚膜的方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2483848A1 (fr) * | 1980-06-06 | 1981-12-11 | Stephanois Rech Mec | Procede pour la fabrication d'une couche composite resistant a la fois au grippage, a l'abrasion, a la corrosion et a la fatigue par contraintes alternees, et couche composite ainsi obtenue |
| GB2130795B (en) * | 1982-11-17 | 1986-07-16 | Standard Telephones Cables Ltd | Electrical contacts |
| US4591418A (en) * | 1984-10-26 | 1986-05-27 | The Parker Pen Company | Microlaminated coating |
| DE3503105A1 (de) * | 1985-01-30 | 1986-07-31 | Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln | Verfahren zum beschichten von maschinenteilen und werkzeugen mit hartstoffmaterial und durch das verfahren hergestellte maschinenteile und werkzeuge |
| US4702967A (en) * | 1986-06-16 | 1987-10-27 | Harris Corporation | Multiple-layer, multiple-phase titanium/nitrogen adhesion/diffusion barrier layer structure for gold-base microcircuit interconnection |
-
1987
- 1987-12-18 US US07/135,043 patent/US4783248A/en not_active Expired - Lifetime
-
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