KR20010021194A - 가변적인 조성의 칩 배선용 확산 배리어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자 구조체용 배리어 필름에 관한 것이다. 본 발명의 배리어 필름은 질소와 티탄 또는 탄탈륨 중 1종 이상을 포함하는 화합물과, 상기 배리어 필름 내에서 가변적인 농도의 질소와, 상기 배리어 필름 내에서 가변적인 농도의 산소를 포함한다.

Description

가변적인 조성의 칩 배선용 확산 배리어{GRADED COMPOSITION DIFFUSION BARRIERS FOR CHIP WIRING APPLICATIONS}
본 발명은 반도체 소자에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기판의 내부에 또는 그 위에 전도성을 띠도록 전도성 물질을 도금하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로 말하자면, 본 발명은 기판 내에 형성된 서브미크론(submicron) 크기의 구조체를 채워넣기 위한 전기 도금 금속에 관한 것이다. 본 발명은 또한 서브미크론 크기의 금속 충전된 구조체에 관한 것이다.
마이크로 전자 장치를 생산함에 있어서, 금속은 다양한 목적으로 반도체 구조체의 내부에 또는 그 위에 도금될 수 있다. 금속을 증착시켜 비아(via) 및/또는 전도성 도선, 예를 들면 배선 구조물을 형성할 수 있다. 일반적으로, 금속의 도금은 기판에 도금하고자 하는 1종 이상의 금속 및/또는 합금을 함유하고 있는 도금 용액이 들어 있는 전해조 또는 저장조 내에서 이루어진다.
본 발명은 반도체 소자 구조체에 유용한 배리어 필름(barrier film)을 제공한다. 배리어 필름은 질소와 티탄 및 탄탈륨 중 1종 이상을 포함하는 화합물을 포함하고 있다. 배리어 필름은 그 배리어 필름 내에서 가변적인 농도의 질소와 배리어 필름 내에서 가변적인 농도의 산소도 포함한다.
또한, 본 발명은 전기적 절연 물질 영역과, 전기 전도성 물질 영역과, 상기 전기적 절연 물질 영역과 상기 전기 전도성 물질 영역 사이에 배치되는 배리어 필름을 포함하는 반도체 소자 구조체를 제공한다. 상기 배리어 필름은 질소와 티탄 또는 탄탈륨 중 1종 이상을 포함하는 화합물과, 배리어 필름 내에서 가변적인 농도의 질소와 배리어 필름 내에서 가변적인 농도의 산소를 포함한다.
본 발명은 반도체 소자 구조체를 제조하는 방법도 역시 제공한다. 본 발명의 방법은 전기적 절연 물질 영역 위에 배리어 필름을 증착시키는 것으로 이루어진다. 배리어 필름은 질소와 티탄 또는 탄탈륨 중 1종 이상을 포함하는 화합물과, 배리어 필름 내에서 가변적인 농도의 질소와 배리어 필름 내에서 가변적인 농도의 산소를 포함한다. 전기 전도성 물질는 배리어 필름의 적어도 일부에 증착된다.
당업자라면 본 발명의 바람직한 실시 상태를 예시하는 이하의 상세한 설명으로부터 본 발명의 기타 목적 및 잇점들을 쉽게 인식할 수 있을 것이다. 그러나, 이하의 상세한 설명은 본 발명을 실시함에 있어서 권장되는 최선의 실시 상태를 예시한 것에 불과하다. 주지하는 바와 같이, 본 발명은 기타 다양한 형태로 실시할 수 있는데, 본 발명의 범위를 벗어나는 일이 없이 자명한 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
전술한 본 발명의 목적 및 잇점들은 첨부된 도면을 참조하면 더욱 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 공지의 반도체 소자 구조체의 횡단면도이다.
도 2는 공지의 반도체 소자 구조체의 다른 실시 형태의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 반도체 소자 구조체의 일 실시 형태의 횡단면도이다.
반도체 소자 구조체에 있어서, 전기 전도성 구조체로부터 주변 물질로 금속이 영동(泳動; migration)하는 것을 방지하기 위하여, 그 전기 전도성 구조체를 형성하기 전에 배리어 구조체를 형성시킬 수 있다. 예를 들면, 칩 배선용의 경우, 배선 구조물로부터 주변 물질, 예를 들면 배선 구조물을 둘러싸고 있는 유전성 물질로 금속이 영동하는 것을 방지하려면, 그 전기 전도성 구조체를 형성시키기 위해 금속을 증착시키기 전에 배리어를 증착시킬 수 있다. 배리어 필름은 금속을 증착시키기 전에 상감(damascene) 공정 중에 증착시키는 것이 보통이다.
일반적으로, 배리어는 금속 영동에 대한 방벽으로서 작용하며 전도성 물질 또는 주변 물질과는 반응하지 않는다. 또한, 일반적으로 배리어는 저항률은 낮고 전도성 물질과 주변 물질, 예를 들면 칩 배선 구조물을 둘러싸는 유전성 물질에 대한 접착성은 우수한 것이 바람직하다. 배리어의 다른 특성들도 중요하다. 따라서, 배리어 필름을 선택함에 있어서, 다른 특성들보다도 접착성, 저항률, 접촉 저항 및 보전성이 균형을 이루어야 한다.
배리어 필름에 통상적으로 사용되는 두 가지 물질을 예로 들면 탄탈륨과 티탄이다. 일반적으로, 순수한 형태의 티탄 또는 탄탈륨은 어느 것도 구리 또는 알루미늄에 대해 우수한 배리어로서 작용하지 못한다. 그러나, 탄탈륨 또는 티탄과 질소와의 반응 결과 형성된 화합물은 순수한 티탄 또는 순수한 탄탈륨에 비해 우수한 확산 배리어(diffusion barrier)로서 작용하는 경향이 있다.
탄탈륨의 경우에, 탄탈륨의 질화물은 화학양론적으로 다른 형태뿐만 아니라, 다른 동소체로도 존재한다. 예를 들면, 이들은 등축정계(cubic) 질화탄탈륨 또는 육방정계(hexagonal) 질화탄탈륨으로 존재할 수 있다. 동위 원소 및 동소체의 특성은 각각 다를 수 있다. 구체적으로, 질화탄탈륨의 경우에는 질소 함량이 증가함에 따라서 대부분의 기판에 대한 필름 접착성이 증가하는 경향이 있다. 한편, 질소 함량이 높을수록 필름 저항률이 증가할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 필름의 저항률이 높은 것은 바람직하지 않다.
질화탄탈륨의 경우, 질소 함량의 증가에 따른 필름 저항률의 증가는 선형이 아니다. 예를 들면, 질소 함량이 36% 이상인 등축정계 질화탄탈륨의 경우에, 질소 함량의 최소한의 증가에도 필름은 저항성을 띄게 될 것이다. 이러한 점에 비추어 볼 때, 경우에 따라서는 저항률이 낮고 한계 접착성을 가진 필름과, 접착성은 우수하지만 저항률이 상대적으로 매우 높은 필름 중에서 선택을 해야하는 경우가 생길 수 있다.
배리어 물질 중에는 배리어 물질의 특성 균형을 예시하여 주는 것이 있다. 예를 들면, 질소 함량이 높은 질화탄탈륨은 구리 및 알루미늄에 대해 우수한 배리어로서 작용할 수 있다. 한편, 질화탄탈륨은 구리에 대한 접착성이 불량하거나 불충분하다. 다른 예를 들면, 질소 함량이 높은 질화티탄과 WNP의 저항률은 약 250 μΩ/cm 이상일 수 있다. 한편, 질소 함량이 높은 질화탄탈륨의 저항률은 800 μΩ/cm 이상일 수 있다.
본 발명은 필름의 배리어 특성 및 전기적 특성을 최적화하는 배리어 필름을 제공함으로써 전술한 문제점들은 물론 그 밖의 다른 문제점에 대한 해결책을 제시한다. 통상적으로, 본 발명에 의한 배리어 필름은 질소와 티탄 또는 탄탈륨 중 1종 이상을 함유하는 화합물을 포함한다. 다시 말해서, 본 발명에 의한 배리어 필름은 질화티탄(들) 및/또는 질화탄탈륨(들)을 포함한다. 화합물의 정확한 구성은 달라질 수 있다. 다시 말해서, 배리어 필름을 구성하는 화합물에서 티탄 및/또는 탄탈륨과 질소의 원자 수는 달라질 수 있다.
질소와 티탄 및/또는 탄탈륨을 함유하는 화합물과 함께, 본 발명의 배리어 필름은 산소 및/또는 질소도 포함할 수 있다. 배리어 필름 중의 질소와 산소의 농도는 배리어 필름 내에서 가변적이다. 다시 말해서, 배리어 필름 내의 소정의 위치에서의 질소 함량이 배리어 필름의 다른 위치에서보다 높다. 동시에, 배리어 필름 내의 소정의 위치에서의 산소 함량이 배리어 필름의 다른 위치에서보다 높다. 구체적으로, 배리어 필름 위에 도금된 금속 부근에서의 질소 함량 또는 배리어 필름 하층의 물질 부근에서의 질소 함량이 더 큰 것이 유리할 수 있다. 이것은 전술한 바와 같이 배리어 필름 물질에 산소 및/또는 질소를 포함하는 효과에서 적어도 부분적으로 비롯되는 것이다.
배리어 필름의 질소 및/산소 함량을 변화시킴으로써, 필름의 특성을 조절하여 필름의 위치에 따라 유리한 특성을 부여할 수 있다. 예를 들면, 배리어 필름의 하층 물질 부근에서는, 배리어 필름의 접착 특성이 우수한 것이 바람직할 수 있다. 그러한 영역에서는 배리어 필름의 전기적 특성이 더 중요할 수 있다. 따라서, 배리어 필름의 하층 물질 부근에서는 그 하층 물질에 대한 배리어 필름의 접착성이 증가하도록 조성을 변화시킬 수 있다.
한편, 배리어 필름의 상층 영역에 증착되는 금속 부근에서는, 배리어 필름의 전기적 특성이 개량되는 것이 바람직할 수 있다. 이것을 위해, 상층의 전기 전도성 물질, 예를 들면 금속 부근에서의 조성을 변화시킬 수 있다. 이것은 배리어 필름 상층의 전기 전도성 물질 내에서 효율적인 전기 전도성이 유지되도록 하는 데 특히 중요하다. 그러나, 상층의 금속 부근에서는, 배리어의 특성이 상층의 금속에 대한 접착성을 증가시키는 경향을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
전술한 바와 같이, 배리어 필름의 접착성과 전기적 특성은 배리어 물질 내의 산소 및/또는 질소의 농도를 조절하는 것에 의해 영향을 받을 수 있다. 또한, 필름의 마이크로 구조를 안정화시키고 필름의 배리어 특성을 최적화시키시 위해서, 배리어 필름 내의 다양한 위치에서의 산소 및/또는 질소 함량을 최적화시킬 수 있다.
구체적으로, 배리어 필름 상층의 1종 이상의 금속 또는 합금, 예를 들면 칩 배선용 배리어 필름에 증착되는 금속 부근의 배리어 필름 영역은 배리어 필름의 다른 영역, 예를 들면 하층의 전기적 절연 물질 또는 유전 물질 부근의 영역에 비해 질소 및/또는 산소 농도가 낮을 수 있다. 하층의 절연 물질 부근에서의 배리어 필름의 질소 함량은 약 50%일 수 있고 탄탈륨 역시 50%일 수 있는데, 여기서 함량 %는 중량비가 아니라 원자비를 나타내는 것이다. 함량 %는 SIMS 또는 오거 전자 분광광도계(Auger Electron Spectroscopy)로 정량할 수 있다. 한편, 상층의 1종 이상의 금속 및/또는 합금 영역 부근에서 배리어 필름의 질소 함량은 약 20%일 수 있다.
한편, 배리어 필름의 산소 함량은 하층의 전기적 절연 물질 부근에서의 농도 약 0%에서부터, 상층의 금속 및/또는 합금 부근에서의 농도 약 0.5%까지 가변적일 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 필름 내의 산소 및/또는 질소 농도는 하층의 전기적 절연 물질 부근에서 가장 높아야하고, 상층의 금속 및/또는 합금 부근에서 가장 낮아야 한다. 배리어 필름이 산소와 질소를 모두 포함하는 경우에, 질소의 농도가 가장 높은 영역에서 산소의 농도도 가장 높다. 반대로, 산소의 농도가 가장 높은 영역에서 질소의 농도도 가장 높다.
산소 농도와 질소 농도 모두 하층의 전기적 절연 물질 부근에서 가장 높을 수 있다. 배리어 필름이 산소와 질소를 모두 포함하는 경우, 배리어 필름의 질소 농도는 산소 농도가 가장 낮은 영역에서 가장 낮을 수 있다. 반대로, 배리어 필름이 산소와 질소를 모두 포함하는 경우, 배리어 필름의 질소 농도는 산소 농도가 가장 낮은 영역에서 가장 낮을 수 있다.
배리어 필름 내의 질소는 N2의 형태로 존재할 수 있는 한편, 배리어 필름 내의 산소는 O2의 형태로 존재할 수 있다. 산소와 질소는 또한 원소 O 및 N의 형태로 존재할 수도 있다. 원소 형태의 산소 및 질소는 Ta에 결합될 수 있다. 다시 말해서, 필름은 TaN 또는 TaO일 수 있다. 다른 형태로는 Ta2N 및 Ta2O가 있다. 당업자라면 무리한 실험을 거치지 않고도 그 밖의 다른 화학양론을 결정할 수 있다.
배리어 필름은 탄소도 역시 포함할 수 있다. 탄소의 농도는 배리어 필름의 특성을 변화시키도록 배리어 필름 내에서 가변적일 수 있다. 구체적으로, 탄소의 농도는 하층의 전기적 절연 물질 부근에서 가장 낮고 상층의 전기 전도성 물질 부근에서 가장 높을 수 있다. 배리어 필름이 탄소 이외에 산소 및/또는 질소를 포함하는 경우, 산소, 질소 및/또는 탄소의 농도는 배리어 필름의 동일 영역에서 모두 가장 낮고 배리어 필름의 동일 영역에서 모두 가장 낮을 수 있다.
배리어 필름 내의 탄소, 질소 및/또는 탄소의 농도는 여러 가지 이유로 변화시킬 수 있다. 상층의 전기 전도성 물질 부근에서, 배리어 필름의 산소, 질소 및/또는 탄소 함량은 보통 필름의 저항성을 낮게 유지하는 데 충분하다. 구체적으로, 적어도 상층의 전기 전도성 물질 부근에서 배리어 필름의 저항성은 약 250 μΩ/cm 이상일 수 있다. 또한, 그 영역에서의 배리어 필름의 저항성은 800 μΩ/cm 이상일 수 있다.
배리어 필름의 산소, 질소 및/또는 탄소 함량은 배리어 필름이 상층의 금속 및/또는 합금으로의 영동에 대한 유효한 배리어로서 작용할 수 있도록 변화시킬 수 있다. 전형적으로, 산소 및 탄소의 도핑(doping) 비율은 약 1 원자% 이하 내지 약 10 원자%이다. 한편, 질소 함량의 일반적인 범위는 약 30 원자% 내지 약 60 원자%이다. 산소와 탄소의 함량은 배리어 필름의 저항률을 바람직하지 않게 상승시키므로 제한하는 것이 보통이다. 일반적으로, TaN 필름의 경우 우수한 배리어 특성을 제공하기 위한 최소 저항률은 약 200 μΩ/cm이다. 그러나, 배리어 필름은 약 1000 μΩ/cm 까지의 저항률을 가져도 된다.
배리어 필름의 산소, 질소 및/또는 탄소 함량의 변화율은 다를 수 있다. 예를 들면, 배리어 필름의 산소, 질소 및/또는 탄소 함량은, 하층의 전기적 절연 영역 부근에서의 하나의 값에서부터, 상층의 전기 전도성 영역 부근에서의 다른 하나의 값까지 배리어 필름 전반적으로 일정한 비율로 변화시킬 수 있다. 일정한 비율은 선형 또는 비선형일 수 있다.
배리어 필름의 산소, 질소 및/또는 탄소 함량은 또한 배리어 필름 전반적으로 다른 비율로 변화시킬 수도 있다. 다시 말해서, 배리어 필름 내의 한 영역에서는 산소, 질소 및/또는 탄소의 함량을 동일한 비율로 변화시키는 한편, 배리어 필름 내의 다른 영역에서는 산소, 질소 및/또는 탄소의 함량을 다른 비율(들)로 변화시킬 수 있다. 그 변화율은 배리어 필름의 몇 군데 영역에서는 동일하고 다른 영역에서는 다를 수 있다. 그와 같은 다른 비율은 선형 및/또는 비선형일 수 있다. 구체적으로, 배리어 필름의 산소, 질소 및/또는 탄소 함량은 선형 방식으로 변화시킬 수 있다. 배리어 필름의 한 부분에서는 선형 방식으로, 그리고 배리어 필름의 다른 영역(들)에서는 비선형 방식(들)으로 변화시킬 수도 있다.
배리어 필름의 질소, 산소 및/또는 탄소의 함량은 조절된 방식으로 변화시킬 수 있다. 상층의 전기 전도성 물질 및/또는 배리어 필름의 조성을 조절함으로써 전기 전도성 물질을 배리어 필름에 적당히 결합시키고 배리어 필름의 접착성과 배리어 필름의 양호한 전기적 특성들을 유지하게 할 수 있다.
본 발명은 또한 전기적 절연 물질 영역과, 전기 전도성 물질 영역과, 전기적 절연 물질 영역과 전기 전도성 물질 영역 사이에 배치되는, 실질적으로 전술한 바와 같은 배리어 필름을 포함하는 반도체 소자 구조체를 제공한다. 따라서, 배리어 필름, 전기 전도성 물질 및 전기적 절연 물질의 함량은 전술한 바와 같은 조성 및 특성들을 갖는다. 전기적 절연 물질은 적당한 전기적 절연 물질 어느 것이라도 좋다. 본 발명에 사용할 수 있는 전기적 절연 물질의 예에는 이산화규소, 질화규소, 다이아몬드계 탄소, 탄소 도핑된 실리케이트 유리, 플루오르화 실리케이트 유리, 벌크 SiO, 다공성 SiO, 저유전 상수의 SiO, 에어로겔, FSG, FOX, SiLK, SiCOH, 유기 중합체, 예를 들면 폴리이미드, 실세스퀴옥산(silsesquioxanes), 폴리아릴렌 에테르 및 플루오로 중합체가 포함된다. 배리어 필름은 질화탄탈륨, 질화티탄 및 WNP와, 전술한 바와 같은 농도의 산소, 질소 및/또는 탄소를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 반도체 소자 구조체를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 전기적 절연 물질 영역에 배리어 필름을 증착시키는 단계를 포함한다. 배리어 필름은 실질적으로 전술한 바와 같다. 이어서, 배리어 필름의 적어도 한 부분에 전기 전도성 물질을 증착시킨다. 배리어 필름의 증착 단계는 질소와 티탄 및 탄탈륨 중 1종 이상을 포함하는 화합물을 증착시킨 후, 그 화합물을 O2가스 및/또는 N2가스에 노출시키는 것으로 이루어진다.
탄소는 배리어 필름에 단독으로 도입시킬 수도 있고, 산소 및/또는 질소와 함께 동시에 도입시킬 수도 있다. 필름에 탄소를 도입하는 가장 수월한 방법은 동시스퍼터링(cosputtering) 기술인데, 이 기술에 의하면 탄탈륨 또는 티탄 스퍼터링 표적 부위에 소정량의 탄소가 도입된다. 한편, 산소도 요구되는 경우, 일반적으로 사용되는 Ar 및 N2가스와 함께 낮은 부분압의 가스, 예를 들면 약 1e-6 토르(torr)의 CO2, CO 또는 CN 가스를 사용하여 반응성 스퍼터링 기술에 의해 산소와 탄소를 도입시킬 수 있다. 탄화수소 또는 플루오르화탄소 가스, 예를 들면 메탄 또는 CF4는 바람직하지 않을 수 있는데, 그 이유는 수소 또는 불소가 바람직한 배리어 필름에 취성(embrittlement), 팽윤성, 부식성 및 임의의 박리성을 부여할 가능성이 있기 때문이다. 전술한 바와 같이, C와 O의 일반적인 범위는 약 0 원자% 내지 약 10 원자%이다.
물질의 접착성은 박리 강도로 나타낼 수 있다. 일반적으로, 박리 강도는 모든 계면에서 약 1000 주울/m2이상인 것이 바람직하다. 가능하면, 박리 강도는 약 400 주울/m2내지 약 500 주울/m2이상인 것이 바람직하다.
배리어 필름의 다른 중요한 특성에는 약 100 μΩ-cm 이하의 낮은 저항률과, 상호 연결부에 결함이 존재할 때 높은 에너지에 의한 가열이 가능하도록 매우 높은, 또는 내화성인 융점과, 에칭 또는 화학 기계적 광택 처리(CMP; 절연체 및 구리와 같은 주요 상호 연결부 금속의 존재시)에 적당한 선택성 및 제거율과, CMP 도중에 부식을 일으킬 수 있는, 구리 상호 연결부에 유해한 전기 화학적 커플링 또는 갈바닉(galvanic) 커플링이 존재하지 않아야 한다는 점과, 열 주기 후에 구리 상호 연결부의 합금화 또는 중독화(poisoning)가 없어야 한다는 점과, 하층의 상호 연결부에 대한 낮은, 예를 들면 약 2e-9 Ω-cm2이하의 접촉 저항과, 예를 들면 약 400℃ 를 넘는 통상의 온도에서 균열이 일어나지 않도록 우수한 열 기계 안정성과, 깊고 좁은, 다시 말해 종횡비가 높은 비아 및 상호 연결 트렌치(trenches) 내에 연속층을 증착시킬 수 있도록 공정 적용 범위(step coverage)가 우수해야 한다는 점이 포함된다.
배리어 필름은 여러 가지 방법으로 형성시킬 수 있다. 전형적인 배리어 필름 형성 방법은 전술한 부분압 범위 내의 Ar, N2및 임의의 O2, CO2또는 CO 가스를 사용하여 순수하거나 탄소 도핑된 Ta 또는 Ti 표적 부위로부터 반응성 스퍼터링시키거나, 또는 이온화 반응성 스퍼터링(PVD, I-PVD, 물리적 증기 증착)시키는 방법이 포함된다. 이러한 방법들은 통상의 시판 DC-마그네트론 또는 RF-이온화 DC 마그네트론 스퍼터링 시스템을 이용하여 수행할 수 있다. 이러한 시스템에서는 보통, 가스 종, 가스별 유속, DC 및 RF 동력 및 기판 온도를 모두 변화시켜서 증착에 가장 좋은 조건을 찾을 수 있다.
도 1은 공지의 반도체 소자 구조체의 횡단면도이다. 도 1에 예시된 구조체는 전기적 절연 물질 층(1)과, 전기 전도성 물질 층(3)과, 그들 사이에 배치된 배리어 필름(5)을 포함한다. 배리어 필름은 전반적으로 일정한 농도의 질소 또는 다른 물질을 포함할 수 있다.
도 2는 공지의 반도체 소자 구조체의 다른 실시 형태의 횡단면도이다. 도 2에 예시된 구조체는 전기 전도성 물질 층(7)과, 전기 전도성 물질 층(9)과, 그들 사이에 배치된 배리어 필름(11)을 포함한다. 배리어 필름(11)은 두 부분으로 이루어지는데, 제1 부분(13)과 제2 부분(15)이다. 두 배리어 필름은 전기적 절연 물질 부근과 전기 전도성 물질 부근에서 다른 특성을 나타내도록 그 조성을 변화시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 반도체 소자 구조체의 일 실시 형태의 횡단면도이다. 도 3에 예시된 구조체는 전기적 절연 물질 층(17)과 전기 전도성 물질 층(19)과, 그들 사이의 배리어 필름(21)을 포함한다. 층(23 및 25)로 예시한 바와 같이, 배리어 필름의 질소, 탄소 및 산소 함량은 배리어 필름 내에서 가변적이다. 배리어 필름에 균일한 2개의 영역을 포함하는 도 2의 구조체와는 달리, 배리어 필름 내의 탄소, 산소 및/또는 질소의 함량은 도 3에 예시된 실시 형태에서와 같이 배리어 필름 전반적으로 다를 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 전술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는 데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는 데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구의 범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 배리어 필름은, 금속이 배선 구조물로부터 주변 물질, 예를 들면 배선 구조물을 둘러싸고 있는 유전 물질로 영동하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims (32)

  1. 질소와 티탄 또는 탄탈륨 중 1종 이상을 포함하는 화합물과,
    배리어 필름 내에서 가변적인 농도의 질소와,
    배리어 필름 내에서 가변적인 농도의 산소
    를 포함하는 반도체 소자 구조체용 배리어 필름.
  2. 제1항에 있어서, 질소가 N2및 N 중 1종 이상의 형태인 것이 특징인 배리어 필름.
  3. 제1항에 있어서, 산소가 O2및 O 중 1종 이상의 형태인 것이 특징인 배리어 필름.
  4. 제1항에 있어서, 배리어 필름에 증착될 1종 이상의 금속 또는 합금에 가장 인접한 배리어 필름 영역에서의 질소 농도 및 산소 농도가 배리어 필름의 다른 영역에서의 질소 농도 및 산소 농도에 비해 낮은 것이 특징인 배리어 필름.
  5. 제1항에 있어서, 배리어 필름의 질소 농도와 산소 농도는 배리어 필름에 증착될 절연 물질 및 1종 이상의 금속 또는 합금에 대한 배리어 필름의 접착력을 증가시키도록 가변적인 것이 특징인 배리어 필름.
  6. 제1항에 있어서, 배리어 필름 내에서 가변적인 농도의 탄소를 더 함유하는 것이 특징인 배리어 필름.
  7. 제6항에 있어서, 배리어 필름에 증착될 1종 이상의 금속 또는 합금 부근의 배리어 필름 영역에서의 탄소 농도가 배리어 필름의 다른 영역에서의 탄소 농도에 비해 낮은 것이 특징인 배리어 필름.
  8. 제6항에 있어서, 배리어 필름의 탄소 농도는 배리어 필름에 증착될 절연 물질 및 1종 이상의 금속 또는 합금에 대한 배리어 필름의 접착력을 증가시키도록 가변적인 것이 특징인 배리어 필름.
  9. 제1항에 있어서, 배리어 필름의 질소 농도는 하층의 절연 물질 부근에서의 농도 약 30 내지 약 60 원자%에서부터, 상층의 1종 이상의 금속 또는 합금 영역 부근에서의 농도 약 0%까지 가변적인 것이 특징인 배리어 필름.
  10. 제1항에 있어서, 배리어 필름의 산소 농도는 하층의 절연 물질 부근에서의 농도 약 0 원자%에서부터, 상층의 1종 이상의 금속 또는 합금 영역 부근에서의 농도 약 1 내지 약 5%까지 가변적인 것이 특징인 배리어 필름.
  11. 제1항에 있어서, 배리어 필름의 질소 함량 또는 산소 함량은 상층의 1종 이상의 금속 또는 합금 영역에 인접하게 될 영역 부근에서보다 하층의 절연 물질에 인접하게 될 영역 부근에서 더 큰 것이 특징인 배리어 필름.
  12. 제1항에 있어서, 배리어 필름의 산소 함량은 질소 함량이 가장 낮은 배리어 필름의 영역 부근에서 가장 낮은 것이 특징인 배리어 필름.
  13. 제1항에 있어서, 배리어 필름의 산소 농도와 질소 농도는 상층의 1종 이상의 금속 또는 합금 영역에 인접하게 될 영역 부근에서 필름의 저항성이 낮게 유지되도록 하기에 충분한 것이 특징인 배리어 필름.
  14. 제1항에 있어서, 배리어 필름의 산소 농도와 질소 농도는 그 필름이 상층의 1종 이상의 금속 또는 합금 영역에 대해 유효한 필름으로 작용하도록 하기에 충분한 것이 특징인 배리어 필름.
  15. 제1항에 있어서, 배리어 필름은 저항률이 약 250 μΩ/cm 이상인 것이 특징인 배리어 필름.
  16. 제1항에 있어서, 배리어 필름의 질소 함량 또는 산소 함량은 배리어 필름 전반적으로 일정한 비율로 가변적인 것이 특징인 배리어 필름.
  17. 제1항에 있어서, 배리어 필름의 질소 함량 또는 산소 함량은 배리어 필름 전반적으로 다른 비율로 가변적인 것이 특징인 배리어 필름.
  18. 제6항에 있어서, 배리어 필름의 탄소 함량은 질소 함량 또는 산소 함량이 가장 낮은 배리어 필름 영역 부근에서 가장 낮은 것이 특징인 배리어 필름.
  19. 제6항에 있어서, 배리어 필름의 탄소 함량은 상층의 1종 이상의 금속 또는 합금 영역에 인접하게 될 영역 부근에서 필름의 저항성이 낮게 유지되도록 하기에 충분한 것이 특징인 배리어 필름.
  20. 제6항에 있어서, 배리어 필름의 탄소 함량은 그 필름이 상층의 1종 이상의 금속 또는 합금 영역에 대해 유효한 필름으로 작용하도록 하기에 충분한 것이 특징인 배리어 필름.
  21. 제6항에 있어서, 배리어 필름의 탄소 함량은 배리어 필름 전반적으로 일정한 비율로 가변적인 것이 특징인 배리어 필름.
  22. 제6항에 있어서, 배리어 필름의 탄소 함량은 배리어 필름 전반적으로 다른 비율로 가변적인 것이 특징인 배리어 필름.
  23. 전기적 절연 물질 영역과,
    전기 전도성 물질 영역과,
    상기 전기적 절연 물질 영역 및 전기 전도성 물질 영역 사이에 배치된 배리어 필름
    을 포함하고, 상기 배리어 필름은 제1항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 기재된 배리어 필름인 것이 특징인 반도체 소자 구조체.
  24. 제23항에 있어서, 전기적 절연 물질이 이산화규소, 질화규소, 다이아몬드계 탄소, 탄소 도핑된 실리케이트 유리, 플루오르화 실리케이트 유리, 벌크 SiO, 다공성 SiO, 저 유전 상수의 SiO, 에어로겔, FSG, FOX, SiLK, SiCOH, 유기 중합체, 폴리이미드, 실세스퀴옥산, 폴리아릴렌 에테르 및 플루오로 중합체로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것이 특징인 반도체 소자 구조체.
  25. 제23항에 있어서, 전기 전도성 물질이 구리 또는 알루미늄을 포함하는 것이 특징인 반도체 소자 구조체.
  26. 제23항에 있어서, 배리어 필름이 TaN, TiN 및 WNP 중 1종 이상을 포함하는 것이 특징인 반도체 소자 구조체.
  27. 제23항에 있어서, 배리어 필름의 탄소 함량이 전기적 절연 물질 부근에서의 농도 약 10%에서부터, 전기 전도성 물질 부근에서의 농도 약 0%까지 가변적인 것이 특징인 반도체 소자 구조체.
  28. 제23항에 있어서, 배리어층의 박리 강도가 약 400 주울/m2이상인 것이 특징인 반도체 소자 구조체.
  29. 전기적 절연 물질 영역에, 질소와 티탄 또는 탄탈륨 중 1종 이상을 포함하는 화합물과, 배리어 필름 내에서 가변적인 농도의 질소와, 배리어 필름 내에서 가변적인 농도의 산소를 포함하는 배리어 필름을 증착시키는 단계와,
    배리어 필름의 적어도 일부분에 전기 전도성 물질을 증착시키는 단계
    를 포함하는 반도체 소자 구조체의 제조 방법.
  30. 제29항에 있어서, 배리어 필름을 증착시키는 단계가 질소와 티탄 또는 탄탈륨 중 1종 이상을 포함하는 화합물을 증착시키고, 그 화합물을 O2기체와 N2기체에 노출시키는 것으로 이루어지는 것이 특징인 제조 방법.
  31. 제29항에 있어서, 배리어 필름을 증착시키는 단계가 질소와 티탄 및/또는 탄탈륨을 포함하는 화합물을 CO2, CO 및 CN으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 기체 상태의 탄소에 노출시키는 것으로 이루어지는 것이 특징인 제조 방법.
  32. 제29항에 있어서, 배리어 필름은 탄소를 포함하고, 스퍼터증착 기술로 증착되며, 탄소는 스퍼터증착 표적 부위에 도입되는 것이 특징인 제조 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100652243B1 (ko) * 2003-02-04 2006-12-01 엔이씨 일렉트로닉스 가부시키가이샤 반도체장치 및 그 제조방법
CN110556334A (zh) * 2018-05-31 2019-12-10 台湾积体电路制造股份有限公司 用于半导体处理的方法以及半导体结构

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6737727B2 (en) * 2001-01-12 2004-05-18 International Business Machines Corporation Electronic structures with reduced capacitance
US6599839B1 (en) * 2001-02-02 2003-07-29 Advanced Micro Devices, Inc. Plasma etch process for nonhomogenous film
US7009247B2 (en) * 2001-07-03 2006-03-07 Siliconix Incorporated Trench MIS device with thick oxide layer in bottom of gate contact trench
US6946408B2 (en) * 2001-10-24 2005-09-20 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for depositing dielectric films
KR100502407B1 (ko) * 2002-04-11 2005-07-19 삼성전자주식회사 고유전막과 높은 도전성의 전극을 갖는 게이트 구조체 및그 형성 방법
JP4917249B2 (ja) * 2004-02-03 2012-04-18 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US7165830B2 (en) * 2004-05-14 2007-01-23 Lexmark International, Inc. Resistor protective layer for micro-fluid ejection devices
JP4370206B2 (ja) * 2004-06-21 2009-11-25 パナソニック株式会社 半導体装置及びその製造方法
US7605469B2 (en) * 2004-06-30 2009-10-20 Intel Corporation Atomic layer deposited tantalum containing adhesion layer
US7863179B2 (en) * 2006-10-31 2011-01-04 Lam Research Corporation Methods of fabricating a barrier layer with varying composition for copper metallization
US20060071338A1 (en) * 2004-09-30 2006-04-06 International Business Machines Corporation Homogeneous Copper Interconnects for BEOL
US7290315B2 (en) * 2004-10-21 2007-11-06 Intel Corporation Method for making a passive device structure
US20060091495A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Palanduz Cengiz A Ceramic thin film on base metal electrode
US20060220177A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Palanduz Cengiz A Reduced porosity high-k thin film mixed grains for thin film capacitor applications
US7629269B2 (en) * 2005-03-31 2009-12-08 Intel Corporation High-k thin film grain size control
US7375412B1 (en) * 2005-03-31 2008-05-20 Intel Corporation iTFC with optimized C(T)
JP4925601B2 (ja) * 2005-04-18 2012-05-09 三菱電機株式会社 半導体装置
US7453144B2 (en) * 2005-06-29 2008-11-18 Intel Corporation Thin film capacitors and methods of making the same
US7550385B2 (en) * 2005-09-30 2009-06-23 Intel Corporation Amine-free deposition of metal-nitride films
US9127362B2 (en) 2005-10-31 2015-09-08 Applied Materials, Inc. Process kit and target for substrate processing chamber
US8790499B2 (en) * 2005-11-25 2014-07-29 Applied Materials, Inc. Process kit components for titanium sputtering chamber
JP4498391B2 (ja) * 2006-07-21 2010-07-07 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
US7601624B2 (en) * 2006-09-13 2009-10-13 Texas Instruments Incorporated Device comprising an ohmic via contact, and method of fabricating thereof
DE102007019994A1 (de) * 2007-04-27 2008-10-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Transparente Barrierefolie und Verfahren zum Herstellen derselben
US8968536B2 (en) 2007-06-18 2015-03-03 Applied Materials, Inc. Sputtering target having increased life and sputtering uniformity
US7901552B2 (en) 2007-10-05 2011-03-08 Applied Materials, Inc. Sputtering target with grooves and intersecting channels
US7727882B1 (en) 2007-12-17 2010-06-01 Novellus Systems, Inc. Compositionally graded titanium nitride film for diffusion barrier applications
US8969195B2 (en) * 2008-02-22 2015-03-03 International Business Machines Corporation Methods of manufacturing semiconductor devices and a semiconductor structure
US8336204B2 (en) 2009-07-27 2012-12-25 International Business Machines Corporation Formation of alloy liner by reaction of diffusion barrier and seed layer for interconnect application
US9390909B2 (en) 2013-11-07 2016-07-12 Novellus Systems, Inc. Soft landing nanolaminates for advanced patterning
US9755039B2 (en) * 2011-07-28 2017-09-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device having a metal gate electrode stack
US20150021772A1 (en) * 2013-07-16 2015-01-22 Intermolecular Inc. Mixed-metal barrier films optimized by high-productivity combinatorial PVD
US9583417B2 (en) 2014-03-12 2017-02-28 Invensas Corporation Via structure for signal equalization
US9478438B2 (en) 2014-08-20 2016-10-25 Lam Research Corporation Method and apparatus to deposit pure titanium thin film at low temperature using titanium tetraiodide precursor
US9478411B2 (en) 2014-08-20 2016-10-25 Lam Research Corporation Method to tune TiOx stoichiometry using atomic layer deposited Ti film to minimize contact resistance for TiOx/Ti based MIS contact scheme for CMOS
US10014383B2 (en) * 2014-12-17 2018-07-03 Infineon Technologies Ag Method for manufacturing a semiconductor device comprising a metal nitride layer and semiconductor device
CN109690755A (zh) * 2016-09-30 2019-04-26 英特尔公司 使用含钨粘合层增强互连可靠性能以实现钴互连的微电子器件和方法
WO2023162264A1 (ja) * 2022-02-28 2023-08-31 株式会社レゾナック 半導体装置の製造方法、及び半導体装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3877063A (en) 1973-06-27 1975-04-08 Hewlett Packard Co Metallization structure and process for semiconductor devices
DE3172935D1 (en) 1980-02-28 1986-01-02 Toshiba Kk Iii - v group compound semiconductor light-emitting element and method of producing the same
US4486286A (en) * 1982-09-28 1984-12-04 Nerken Research Corp. Method of depositing a carbon film on a substrate and products obtained thereby
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
JPH081950B2 (ja) * 1986-11-21 1996-01-10 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
US4784973A (en) 1987-08-24 1988-11-15 Inmos Corporation Semiconductor contact silicide/nitride process with control for silicide thickness
JPH0666287B2 (ja) 1988-07-25 1994-08-24 富士通株式会社 半導体装置の製造方法
US5330853A (en) 1991-03-16 1994-07-19 Leybold Ag Multilayer Ti-Al-N coating for tools
US5747361A (en) * 1991-05-01 1998-05-05 Mitel Corporation Stabilization of the interface between aluminum and titanium nitride
US5389575A (en) 1991-07-12 1995-02-14 Hughes Aircraft Company Self-aligned contact diffusion barrier method
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
US5329153A (en) * 1992-04-10 1994-07-12 Crosspoint Solutions, Inc. Antifuse with nonstoichiometric tin layer and method of manufacture thereof
US5286676A (en) 1992-06-15 1994-02-15 Hewlett-Packard Company Methods of making integrated circuit barrier structures
US5514908A (en) * 1994-04-29 1996-05-07 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Integrated circuit with a titanium nitride contact barrier having oxygen stuffed grain boundaries
DE19518739A1 (de) * 1995-05-22 1996-11-28 Basf Ag N-Aminopyridonderivate
US5747879A (en) 1995-09-29 1998-05-05 Intel Corporation Interface between titanium and aluminum-alloy in metal stack for integrated circuit
JPH09266289A (ja) 1996-03-29 1997-10-07 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置およびその製造方法
JP2675775B2 (ja) * 1996-08-08 1997-11-12 株式会社東芝 半導体装置
US6028003A (en) * 1997-07-03 2000-02-22 Motorola, Inc. Method of forming an interconnect structure with a graded composition using a nitrided target
US6091148A (en) * 1997-09-10 2000-07-18 Micron Technology Inc Electrical connection for a semiconductor structure
US6174799B1 (en) * 1999-01-05 2001-01-16 Advanced Micro Devices, Inc. Graded compound seed layers for semiconductors

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100652243B1 (ko) * 2003-02-04 2006-12-01 엔이씨 일렉트로닉스 가부시키가이샤 반도체장치 및 그 제조방법
US7391115B2 (en) 2003-02-04 2008-06-24 Nec Electronics Corporation Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7910474B2 (en) 2003-02-04 2011-03-22 Nec Corporation Method of manufacturing a semiconductor device
CN110556334A (zh) * 2018-05-31 2019-12-10 台湾积体电路制造股份有限公司 用于半导体处理的方法以及半导体结构
US11043413B2 (en) 2018-05-31 2021-06-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Barrier layer formation for conductive feature
US11183424B2 (en) 2018-05-31 2021-11-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Barrier layer formation for conductive feature
CN110556334B (zh) * 2018-05-31 2022-08-23 台湾积体电路制造股份有限公司 用于半导体处理的方法以及半导体结构

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