KR20020010617A

KR20020010617A - 할로겐 탄탈륨 전구 물질로부터의 집적된 Ｔａ 및ＴａＮⅹ 막의 ＣＶＤ

Info

Publication number: KR20020010617A
Application number: KR1020017013688A
Authority: KR
Inventors: 호타라존제이.; 베스텐도르프요하네스에프.엠.
Original assignee: 추후제출; 도쿄 엘렉트론 리미티드
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 2000-04-25
Publication date: 2002-02-04
Also published as: KR100668892B1; EP1192293B1; TW484180B; EP1192293A1; CN1354807A; CN1150348C; US6410432B1; WO2000065122A1; DE60041188D1; JP2002543281A

Abstract

무기 펜타할로겐 탄탈륨(TaX₅) 전구 물질 및 질소로부터 고 품질 컨포말 탄탈륨/질화 탄탈륨(Ta/TaN_X) 이중층 막을 증착하는 화학적 증착(CVD) 방법이 기술된다. 무기 할로겐 탄탈륨 전구 물질은 펜타불화 탄탈륨(TaF₅), 펜타염화 탄탈륨(TaCl₅) 및 펜타브롬화 탄탈륨(TaBr₅)이다. TaX₅증기는 가열된 반응실(11)로 송출된다. 증기는, 300℃-500℃로 가열되는 기판(23) 상에, Ta 막을 증착할 공정 가스 및, TaN_X를 증착할 질소 함유 공정 가스와 조합된다. 증착된 Ta/TaN_X이중층막은 특히 소 종횡비 특징물에서 구리막을 포함한 집적 회로에 유용하다. 이런 막의 고 일치성은 PVD에 의해 증착된 막에 우수하다.

Description

할로겐 탄탈륨 전구 물질로부터의 집적된 Ｔａ 및 ＴａＮⅹ 막의 ＣＶＤ{CVD OF INTEGRATED Ta AND TaNx FILMS FROM TITANIUM HALIDE PRECURSORS}

집적 회로(IC)는 전자 소자내에 신호 이송을 위한 경로를 제공한다. 소자내의 IC는 반도체 기판의 실리콘 베이스층내에 포함된 다수의 능동 트랜지스터로 구성된다. IC의 용량을 증가시키기 위해, 금속 "와이어"에 의한 많은 상호 접속은 기판의 실리콘 베이스의 한 능동 트랜지스터와 기판의 실리콘 베이스의 다른 능동 트랜지스터 사이에서 행해진다. 총체적으로 회로의 금속 상호 접속으로 공지된 상호 접속은 기판내에 있는 구멍, 바이어(via) 또는 트렌치를 통해 행해진다. 실리콘 베이스와 실제로 접촉하는 금속 상호 접속의 특정 포인트는 접점으로 공지되어 있다. 구멍, 바이어 또는 트렌치의 나머지는 접촉 플러그라 칭하는 도전 물질로 채워진다. 트랜지스터 밀도가 계속 증가하여 고 레벨 집적 회로를 형성함에 따라, 접촉 플러그의 직경은 감소하여, 많은 상호 접속부, 다단계 금속화 구조 및 고 종횡비 바이어를 증가시킨다.

알루미늄은 집적 회로내의 접점 및 상호 접속부의 규격을 수용한다. 그러나, 일렉트로마이그레이션(electromigration) 및 고 전기 저항율에 따른 문제는 초미세 치수를 가진 새로운 구조에 대한 새로운 물질을 필요로 한다. 구리는,초대규모 집적 (ULSI) 회로에서 집적 회로의 다음 생성을 위한 상호 접속 재료로서 약속을 하지만, 저온에서의 구리 규화물 (Cu-Si) 화합물의 형성 및, 산화 규소(SiO₂)를 통한 일렉트로마이그레이션은 사용 시에 결점이 있다.

선택을 위한 상호 접속 요소로서 알루미늄에서 구리로의 시프트가 생길 시에, 새로운 물질이 장벽 역할을 하는데 요구되어, 기판의 언더라잉 유전층으로의 구리 확산을 방지하여, 다음 구리 증착을 위한 효과적인 "접착" 층을 형성한다. 새로운 물질은 또한 라이너(liner) 역할을 하는데 요구되어, 연속 증착된 구리를 기판에 부착한다. 라이너는 또한 구리와 장벽 물질 사이에 저 전기 저항 인터페이스를 제공한다. 스퍼터링과 같은 물리적 증착 (PVD) 방법 및/또는 화학적 증착 (CVD)에 의해 증착된 티탄 (Ti) 및 질화 티탄(TiN) 장벽층과 같이 이전에 알루미늄으로 사용된 장벽층은 구리에 대한 장벽으로 효과적이지 않다. 게다가, Ti는 구리와 반응하여, PVD 및/또는 CVD에 이용된 비교적 저온에서 구리 티탄(Cu-Ti) 화합물을 형성한다.

스퍼터된 탄탈륨(Ta) 및 반응 스퍼터된 질화 탄탈륨(TaN)은, 이종 원자의 확산에 대한 고 전도도, 고 열 안정도 및 저항으로 인해 구리와 실리콘 기판 간의 양호한 확산 장벽으로 입증되었다. 그러나, 증착된 Ta 및/또는 TaN 막은투영(shadowing) 효과로 인해 본질적으로 잘못된 스텝 커버리지(step coverage)를 갖는다. 따라서, 스퍼터링 공정은 비교적 큰 특징물(feature) 사이즈 (＞ 0.3 ㎛) 및 작은 종횡비 접촉 바이어로 제한된다. CVD는 고 종횡비에 따른 작은 구조 (＜ 0.25 ㎛)에서도 양호한 일치성(conformality)의 PVD에 보다 고유 잇점을 제공한다. 그러나, tert-부틸이미도트리스(디에틸아미도)탄탈륨 (TBTDET), 펜타키스(디메틸아미도)탄탈륨 (PDMAT) 및 펜타키스(디에틸아미도)탄탈륨 (PDEAT)와 같은 금속-유기 소스를 가진 Ta 및 TaN의 CVD는 혼합 결과를 산출한다. Ta 및 TaN에 따른 다른 문제는 모든 합성 막이 비교적 고 농도의 산소 및 탄소 불순물을 가지고, 담체 가스의 사용을 필요로 한다.

담체 가스를 사용할 필요성이 있다는 것은 담체의 전구 물질 가스의 농도가 정확히 알려지지 않은 결점을 나타낸다. 결과적으로, CVD 반응실에 대한 담체 가스 및 전구 물질 가스의 혼합물의 정확한 계량은 반응기 단독에 대한 전구 물질 가스의 정확한 계량을 확실하게 하지 않는다. 이는 CVD 반응실내의 반응물이 너무 짙거나 너무 옅게 할 수 있다. 담체 가스의 사용은 또한 입자가 흐름 담체 가스에 의해 자주 픽업되어, 오염물로서 CVD 반응실로 송출되는 결점을 나타낸다. 처리 동안 반도체 웨이퍼의 표면 상의 입자는 결함있는 반도체 소자를 생산할 수 있다.

따라서, 펜타할로겐 탄탈륨과 같이 무기 탄탈륨의 소스를 구현하는 저온 (＜ 500℃)에서 Ta/TaN 집적된 이중층을 증착하는 공정은 IC의 다음 생성에서 구리 장벽을 형성할 시에 잇점을 제공한다. 이상적으로, 증착막은 고 스템 커버리지(특징물의 바닥부에서의 코팅 두께 대 특징물의 측면 상이나, 특징물에 인접한 기판 또는 웨이퍼의 상부 표면 상의 두께의 비율), 양호한 확산 장벽 성질, 최소 불순물, 저 저항성, 양호한 일치성(고 종횡비 특징물의 복잡한 토포그래피의 균등한 커버리지)을 가지며, 이런 공정은 고 증착율을 가진다.

본 발명은 집적 회로의 형성에 관한 것으로써, 특히, 할로겐 탄탈륨 전구 물질로부터 증착되는 집적된 탄탈륨 및 질화 탄탈륨 막의 화학적 증착에 관한 것이다.

도 1은 플라즈마 증진식 화학적 증착(PECVD)을 위한 장치의 개략도이다.

도 2는 할로겐 탄탈륨에 대한 증기 압력 대 온도의 그래프이다.

도 3은 펜타불화 탄탈륨(TaF₅) 전구 물질을 이용한 질화 탄탈륨(TaN_×) 막의주사 전자 마이크로그래프(SEM)의 포토그래프이다.

도 4는 펜타염화 탄탈륨(TaCl₅) 전구 물질을 이용한 TaN_×막의 SEM의 포토그래프이다.

도 5는 펜타브롬화 탄탈륨(TaBr₅) 전구 물질을 이용한 TaN_×막의 SEM의 포토그래프이다.

도 6은 TaF₅기본 막 스택(stack)의 SEM의 포토그래프이다.

도 7은 TaCl₅기본 막 스택의 SEM의 포토그래프이다.

도 8은 SiO₂상에 증착된 TaBr₅전구 물질을 이용한 TaN_×막의 오거(Auger) 스펙트럼 트레이싱(tracing)이다.

도 9는 PECVD 탄탈륨 막 상에 증착된 TaBr₅전구 물질을 이용한 TaN_×막의 오거 스펙트럼 트레이싱이다.

본 발명은 화학적 증착에 의해 기판 상에 할로겐 탄탈륨 전구 물질로부터의 집적된 탄탈륨(Ta)/질화 탄탄륨(TaN_×) 막을 제공하는 방법에 관한 것이다. 할로겐 탄탈륨 전구 물질은 전구 물질을 증발시키기에 충분한 온도로 송출되어, 탄탈륨 증기를 기판을 포함한 반응실로 송출하도록 증발 압력을 제공한다. 이런 증발 압력은 약 3 Torr 보다 크다. Ta는 공정 가스와 조합되고, 0.2-5.0 Torr의 범위내의 압력에서 플라즈마 증진식 CVD (PECVD) 공정에 의해 기판 상에 증착된다. 그 후, 증기는 질소를 함유한 공정 가스와 조합되고, TaN_×는 PECVD 또는 열 CVD 방법에 의해 증착된다. Ta 및 TaN_×층은 양자 모두 동일한 반응실내에 증착되어, 상기 방법의 효율을 증가시킨다. 할로겐 탄탈륨 전구 물질은, 불화 탄탈륨(TaF), 염화 탄탈륨(TaCl) 또는 브롬화 탄탈륨(TaBr), 양호하게는 펜타불화 탄탈륨(TaF₅), 펜타염화 탄탈륨(TaCl₅) 또는 펜타브롬화 탄탈륨(TaBr₅)이다. 기판 온도는 약 300℃-500℃의 범위내에 있다.

본 발명은 또한 TaF₅또는 TaCl₅전구 물질로부터의 집적된 Ta/TaN_×막을, 이런 전구 물질을 증발시키기에 충분한 전구 물질 온도를 상승시켜 기판 상에 증착하는 방법에 관한 것이다. 증기는 질소를 함유한 공정 가스와 조합되고, TaN_×막은 PECVD 또는 열 CVD에 의해 증착된다.

본 발명은 또한 담체 가스없이 TaBr₅전구 물질로부터의 Ta/TaN_×집적된 막을 기판 상에 증착하는 방법에 관한 것이다. 전구 물질의 온도는 탄탈륨 증기를 발생시키기에 충분히 상승된다. 증기는 공정 가스와 조합되고, Ta는 PECVD에 의해 증착되고 나서, 증기는 질소를 함유한 공정 가스와 조합되고, TaN_×막은 PECVD 또는 열 CVD에 의해 기판 상에 증착된다.

본 발명은 또한 구리의 확산이 집적된 Ta/TaN_×층에 의해 방지되는 구리(Cu) 층 및 집적된 Ta/TaN_×층과 일체의 기판에 관한 것이다.

본 발명에 따라 증착되는 집적된 Ta/TaN_×층은 최소 불순물 및 저 저항율을 갖는다. 이런 막은 소 종횡비 특징물에서 조차도 양호한 스텝 커버리지, 양호한 일치성을 제공하고, 구리막에 대해 양호한 확산 장벽이다.

본 발명의 개시된 방법 및 기판은 응용 어레이를 갖는 것으로 이해된다. 이런 및 다른 잇점은 다음의 도면 및 상세한 설명을 참조로 더 이해될 수 있다.

탄탈륨(Ta)과 같은 내화 전이 금속 및 그의 질화막(TaN)은 구리(Cu)에 대한 유효 확산 장벽이다. 그의 유효도는 고 열 안정도, 고 전도도 및, 이종 요소 또는 불순물의 확산에 대한 저항에 기인한다. Ta 및 TaN은 특히 Cu에 따른 화학적 불활성도에 기인하고, 어떤 화합물도 Cu와 Ta 또는 Cu와 N 사이에 형성하지 않는다.

할로겐 탄탈륨은 Ta 및 TaN에 대해 편리한 무기 소스를 제공한다. 특히, 무기 전구 물질은 펜타할로겐 탄탈륨(TaX₅)인데, 여기서, X는 할로겐 불소(F),염소(Cl) 및 브롬(Br)을 나타낸다. 표 1은 할로겐 탄탈륨 전구 물질, 특히, 펜타불화 탄탈륨(TaF₅), 펜타염화 탄탈륨(TaCl₅) 및 펜타브롬화 탄탈륨(TaBr₅)의 관련 열역학적 성질을 나타내고, 펜타요오드화 탄탈륨(Tal₅)은 비교를 위해 포함된다. TaF₅, TaCl₅및 TaBr₅전구 물질은 모두 실내 온도 (18℃-22℃)에서 고체이다.

표 1

전구 물질	용융점	비등점	형성 열의 변화(△Hf)
TaF₅	97℃	230℃	-455 kcal/mole
TaCl₅	216℃	242℃	-205 kcal/mole
TaBr₅	265℃	349℃	-143 kcal/mole
Tal₅	367℃	397℃	-82 kcal/mole

화학적 증착(CVD) 공정에서, 가스 전구 물질은 열 에너지 또는 전기 에너지를 이용하여 활성화된다. 활성화할 시에, 가스 전구 물질은 막을 형성하도록 화학적으로 반응한다. 양호한 CVD 방법은, 도 1에서 설명되고, 웨스텐도프 등에 의한 명칭이 APPARATUS AND METHOD FOR DELIVERY OF VAPOR FROM SOLID SOURCES TO A CVD CHAMBER인 계류 중인 출원에 개시되어 있으며, 이는 본 출원과 동일자로 출원되었고, 도쿄 일렉트론 리미티드에게 양도되었으며, 여기서 전적으로 참조로 포함된다. 화학적 증착(CVD) 시스템(10)은 CVD 반응실(11) 및 전구 송출 시스템(12)을 포함한다. 반응실(11)에서, 예컨대, 염화 탄탈륨(TaCl) 또는 다른 할로겐 탄탈륨 화합물의 전구 가스를 탄탈륨(Ta) 및/또는 질화 탄탈륨(TaN_X)의 장벽층 막과 같은 막으로 변환시키도록 반응을 실행한다. TaN 막은 어느 특정 화학양론(stoichiometry)으로 제한되지 않는데, 그 이유는 TaN_X가 어느 주어진 증착에서 가스의 비율을 변화시킴으로써 연속적으로 변화될 수 있다. 따라서, 여기서 이용된 바와 같이, TaN_X는 어는 화학양론의 질화 탄탈륨 막을 포함한다.

전구 송출 시스템(12)은 가스 출구(14)를 가진 전구 가스의 소스(13)를 포함하며, 이는 가스 입구(16)를 가진 계량 시스템(15)을 통해 CVD 반응실(11)과 통신한다. 소스(13)는 할로겐 탄탈륨 화합물로부터 전구 증기, 예컨대 할로겐 탄탈륨 증기를 발생시킨다. 이런 화합물은 표준 온도 및 압력에서 고체 상태로 있는 것이다. 전구 소스는, 전구 물질의 바람직한 증기 압력를 발생시키는 온도에서, 양호하게도 열 제어로 유지된다. 양호하게도, 증기 압력은, 양호하게도 담체 가스를 사용하지 않고, 그 자체가 전구 증기를 반응실(11)로 송출하는데 충분한 것이다. 계량 시스템(15)은, 반응기(11)에서 상업적으로 실행 가능한(viable) CVD 공정을 유지하는데 충분한 율로 소스(13)에서 반응실(11)로의 전구 가스의 흐름을 유지한다.

반응실(11)은 일반적으로 통상의 CVD 반응실이고, 진공 밀착실 벽(21)에 의해 바운드된 진공실(20)을 포함한다. 이런 진공실(20)내에는, 반도체 웨이퍼(23)와 같은 기판이 지지되는 기판 지지대 또는 서셉터(22)가 위치되어 있다. 진공실(20)은, Ta/TaN_X장벽층과 같은 막을 반도체 웨이퍼 기판(23)상에 증착하는 CVD 반응의 실행에 적당한 진공으로 유지된다. CVD 반응실(11)에 대한 양호한 압력 범위는 0.2 Torr 내지 5.0 Torr의 범위내에 있다. 진공은 진공 펌프(24) 및 입구 가스 소스(25)의 제어 동작으로 유지되며, 이는 송출 시스템(12)을 포함하고, 또한 예컨대 탄탈륨 환원(reduction) 반응을 실행할 시에 사용하기 위한 수소(H₂), 질소(N₂)또는 암모니아(NH₃)의 환원 가스 소스(26) 및, 아르곤(Ar) 또는 헬륨(He)과 같은 가스를 위한 불활성 가스 소스(27)를 포함할 수 있다. 소스(25)로부터의 가스는 샤워헤드(showerhead)(28)를 통해 진공실(20)에 들어가는데, 상기 샤워헤드(28)는 기판(23)에 대향하고, 일반적으로 기판(23)과 평행하고, 그에 직면하는 진공실(20)의 한 단부에 위치된다.

전구 가스 소스(13)는 수직 방향 축(32)을 가진 원통형 증발 용기(31)을 포함하는 밀봉된 증발기(30)를 포함한다. 이런 용기(31)는 합금 INCONEL 600과 같은 고온 내성 및 비부식성 물질로 형성된 원통형 벽(33)에 의해 바운드되며, 상기 벽의 내부 표면(34)은 상당히 연마되어 매끄럽게 된다. 이런 벽(33)은 평평한 원형 폐쇄된 바닥부(35) 및 개방된 상부를 가지는데, 상기 상부는 벽(33)과 동일한 열 내성 및 비부식성 물질의 커버(36)에 의해 밀봉된다. 소스(13)의 출구(14)는 커버(36)내에 위치된다. 고온이 Til₄또는 TaBr₅와 함께 사용될 시에, 커버(36)는, HELICOFLEX 밀봉제와 같은 고온 내성 진공 양립성 금속 밀봉제(38)에 의해 벽(33)의 상부에 필수적인 플랜지 링(37)으로 밀봉되는데, 상기 밀봉제(38)는 INCONEL 코일 스프링을 둘러싸는 C-형 니켈관으로 형성된다. TaCl₅및 TaF₅와 같이 저온을 필요로 하는 물질을 이용하여, 통상적인 탄성 O-링 밀봉제(38)은 커버를 밀봉하는데 사용될 수 있다.

양호하게도 He 또는 Ar과 같은 불활성 가스인 담체 가스의 소스(39)는 커버(36)를 통해 용기(31)에 접속된다. 소스(13)는, 용기(31)의 바닥부에서 불화탄탈륨, 염화 탄탈륨 또는 브롬화 탄탈륨 (TaX), 양호하게는 펜타할로겐(TaX₅)와 같은 많은 전구 물질을 포함하는데, 상기 전구 물질은 고체 상태로 표준 온도 및 압력에서 용기(31)내에 적재된다. 용기(31)에는 TaX의 고체로 용기(31)를 밀봉함으로써 할로겐 탄탈륨이 채워진다. 할로겐은 용기(31)의 바닥에 위치되는 전구 물질(40)으로 공급되는데, 여기서 그것은 결과적인 증기 압력이 수용 가능한 범위내에 있는 한 양호하게도 액체 상태로 가열된다. 전구 물질(40)이 액체인 경우, 증기는 액체 전구 물질(40)의 레벨 위에 있다. 벽(33)이 수직 원통형이기 때문에, TaX 전구 물질(40)의 표면 영역은, 액체인 경우, TaX의 고갈 레벨과 무관하게 일정하게 된다.

송출 시스템(12)은 전구 물질(40)의 직접 송출로 제한되지 않지만, 가스 소스(39)로부터 용기(31)내에 도입될 수 있는 담체 가스와 함께 전구 물질(40)의 송출을 위할 시에 선택적으로 이용될 수 있다. 그런 가스는 수소(H₂), 또는 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스일 수 있다. 담체 가스가 사용되는 경우, 이런 가스는 전구 물질(40)의 상부 표면에 걸쳐 분산하도록 용기(31)내에 도입되거나, 담체 가스로 전구 물질(40)의 최대 표면 영역 노출을 달성하기 위해 상향 확산에 의해 용기(31)의 바닥부(35)로부터 전구 물질(40)을 통해 침투하도록 용기(31)내에 도입될 수 있다. 또다른 선택적인 사항은 용기(31)내에 있는 액체를 증발시키는 것이다. 그러나, 그런 선택적인 사항은 바람직하지 않은 입자성 물질을 첨가하고, 전구 물질의 직접 송출, 즉, 담체 가스를 사용하지 않고 송출하여 달성되는 제어된송출율을 제공하지 않는다. 그래서, 전구 물질의 직접 송출이 바람직하다.

용기(31)내의 전구 물질(40)의 온도를 유지하기 위해, 벽(33)의 바닥부(35)는 히터(44)와의 열 전달을 위해 유지되고, 이는 제어 온도, 양호하게는 용융점 이상으로 전구 물질(40)을 유지시키며, 상기 용융점은 담체 가스의 부재 시에(즉, 직접 송출 시스템) 약 3 Torr 보다 큰 증기 압력 및, 담체 가스가 사용될 시에 약 1 Torr와 같은 저 증기 압력을 발생시킨다. 정확한 증기 압력은 담체 가스의 량, 기판(23)의 표면 영역 등과 같은 다른 변수에 의존한다. 탄탈륨을 위한 직접 송출 시스템에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 95℃ 내지 205℃의 범위내에서 할로겐 탄탈륨 전구 물질을 가열함으로써 증기 압력은 5 Torr 이상의 양호한 압력으로 유지될 수 있다. TaX₅에 대해, 바람직한 온도는 TaX₅에 대해 적어도 약 95℃이고, TaBr₅에 대해서는 적어도 약 205℃이다. 각 불화, 염화 및 브롬화 탄탈륨 펜타할로겐 화합물의 용융점은 97℃ 내지 265℃의 범위내에 있다. 용기(31)내의 충분한 증기 압력을 생성시키기 위해 탄탈륨 펜타요오드(Tal₅)에 대해서는 더욱 고온이 요구된다. 온도는, 샤워헤드(28)내 또는 웨이퍼(23)에 접촉하기 전에 가스의 미숙(premature) 반응을 유발시킬 만큼 높지 않아야 한다.

예를 위해, 180℃의 온도가 용기(31)의 바닥부(35)의 가열을 위한 제어 온도인 것으로 추정된다. 이런 온도는 테트라요오드화 티탄(Til₄) 전구 물질로 바람직한 증기 압력을 발생시키는데 적당하다. 용기(31)의 바닥부(35)에 이런 온도가 제공되어, 용기(31)의 벽(33) 및 커버(36) 상의 전구 물질 증기의 응축을 방지하기 위해,커버는, 커버(36)의 외측과 열 접촉해 있는 분리 제어 히터(45)에 의해 예컨대 190℃의 벽(33)의 바닥부(35)에서 히터(44)보다 높은 온도로 유지된다. 진공실 벽(33)의 측면은 고리형 트랩된 공기 스페이스(46)에 의해 둘러싸이는데, 이런 스페이스(46)는 진공실 벽(33)과 둘러싼 동심 외부 알루미늄 벽 또는 캔(47) 사이에 포함된다. 이런 캔(47)은 실리콘 거품(foam) 절연부(48)의 고리형 층에 의해 더 둘러싸인다. 이런 온도 유지 장치는, 180℃ 와 190℃ 사이의 바람직한 예의 온도 범위 및, 약 3 Torr보다 큰, 양호하게는 5 Torr 보다 큰 압력에서 커버(36), 벽(33)의 측면, 전구 물질(40)의 표면(42)에 의해 바운드된 용기(31)의 볼륨내에 증기를 유지한다. 바람직한 압력을 유지하는데 적당한 온도는 주로 탄탈륨 또는 할로겐 티탄 화합물인 것으로 고려되는 전구 물질에 따라 변할 수 있다.

증기 흐름 계량 시스템(15)은, 직경이 적어도 1/2 인치, 또는 직경 내의 적어도 10 밀리미터, 양호하게는 분당 적어도 약 2 내지 40 표준 입방 센티미터(sccm)인 바람직한 흐름율에서 상당한 압력 강하를 제공하지 않을 만큼 큰 송출관(50)을 포함한다. 이런 관(50)은 업스트림 단부에서 출구(14)에 접속하는 전구 가스 소스(13)로부터 다운스트림 단부에서 입구(16)에 접속하는 반응실(11)까지 연장한다. 증발기 출구(14)에서 반응기 입구(16)까지의 관(50)의 전체 길이 및 반응실(11)의 샤워헤드(28)는 또한 양호하게도 전구 물질(40)의 증발 온도 이상, 예컨대, 195℃ 으로 가열된다.

관(50)내에는, 양호하게도 약 0.089 인치의 직경을 가진 원형 오리피스(orifice)(52)와 중심을 이룬 배플판(51)이 제공된다. 가우스 1(56)에서가우스 2(57)로의 압력 강하는 제어 밸브(53)에 의해 조절된다. 오리피스(52)를 통해 반응실(11)로 제어 밸브(53) 후의 상기 압력 강하는 약 10 밀리 Torr보다 크고, 흐름율에 비례한다. 차단 밸브(54)는 증발기(13)의 출구(14)와 제어 밸브(53) 간의 라인(50)내에 제공되어, 증발기(13)의 용기(31)를 폐쇄시킨다.

압력 센서(55-58)는 시스템(10)내에 제공되어, 시스템(10)을 제어하고, 송출 시스템(15)으로부터 CVD 반응실(11)의 진공실(20)로 전구 가스의 흐름율을 제어하는 제어기(60)에 정보를 제공한다. 이런 압력 센서는 증발기(13)의 출구(14)와 차단 밸브(54) 간의 관(50)에 접속된 센서(55)를 포함하여, 증발 용기(31)내의 압력을 모니터한다. 압력 센서(56)는 제어 밸브(53)와 배플(51) 간의 관(50)에 접속되어, 오리피스(52)의 압력 업스트림을 모니터하는 반면에, 압력 센서(57)는 배플(51)과 반응기 입구(16) 간의 관(50)에 접속되어, 오리피스(52)의 압력 다운스트림을 모니터한다. 다른 압력 센서(58)는 반응실(11)의 진공실(20)에 접속되어, CVD 진공실(20)내의 압력을 모니터한다.

반응실(11)의 CVD 진공실(20)로의 전구 증기의 흐름의 제어는, 센서(55-58), 특히 오리피스(52)에 걸친 압력 강하를 결정하는 센서(56 및 57)에 의해 감지된 압력에 응답하여 제어기(60)에 의해 달성된다. 오리피스(52)를 통한 전구 증기의 흐름이 초크되지 않은(unchoked) 흐름인 조건일 시에, 관(52)을 통한 전구 증기의 실제 흐름은 압력 센서(56 및 57)에 의해 모니터된 압력의 함수이고, 오리피스(52)의 업스트림 측상에서 센서(56)에 의해 측정된 압력 대, 오리피스(52)의 다운스트림 측상에서 센서(57)에 의해 측정된 압력의 비율로 결정될 수 있다.

오리피스(52)를 통한 전구 증기의 흐름이 초크된 흐름인 조건일 시에, 관(52)을 통한 전구 증기의 실제 흐름은 압력 센서(57)에 의해 모니터된 압력만의 함수이다. 어느 한 경우에, 초크되거나 초크되지 않은 흐름의 존재는 공정 조건을 해석하여 제어기(60)에 의해 결정될 수 있다. 이런 결정이 제어기(60)에 의해 행해질 시에, 전구 가스의 흐름율은 계산을 통해 제어기(60)에 의해 결정될 수 있다.

양호하게도, 전구 가스의 실제 흐름율의 정확한 결정은, 제어기(60)에 의해 접근 가능한 비휘발성 메모리(61)내에 저장된 조사표 또는 승수표로부터 흐름율 데이터를 검색함으로써 계산된다. 전구 증기의 실제 흐름율이 결정될 시에, 바람직한 흐름율은, 하나 이상의 가변 오리피스 제어 밸브(53)의 폐쇄 루프 피드백 제어, 증발 펌프(24)를 통한 CVD 반응실 압력이나 소스(26 및 27)로부터의 환원 또는 불활성 가스의 제어, 또는 히터(44,45)의 제어에 의해 용기(31)내의 전구 가스의 증기 압력 및 온도의 제어에 의해 유지될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 고체 TaF_5,TaCl₅및 TaBr₅전구 물질(40)은 전구 물질의 가용한 표면 영역을 최대화시키는 원통형 내식성 금속 용기(31)내에 밀봉된다. TaF_5,TaCl₅또는 TaBr₅로부터의 증기는 고 컨덕턴스 송출 시스템에 의해 직접, 즉 담체 가스를 사용하지 않고 반응실(11)내로 송출된다. 반응실(11)은 적어도 약 100℃의 온도로 가열되어, 증착 부산물의 응축을 방지한다.

반응실(11)로의 할로겐 탄탄륨증기의 제어된 직접 송출은, 고체 할로겐 탄탈륨 전구 물질(40)을 약 95℃-205℃의 범위내의 온도로 가열함으로써 달성되는데,이런 선택은 특정 전구 물질에 의존한다. 온도는 전구 물질(40)을 증발시켜, 할로겐 탄탈륨 증기를 반응실(11)내로 송출하도록 증기 압력을 제공하는데 충분하다. 따라서, 담체 가스는 필요치 않다. 충분한 증기 압력은 3 Torr보다 크다. 이런 압력은, 고 컨덕턴스 송출 시스템에서 형성된 오리피스에 걸친 일정한 압력 강하를 유지하면서, 약 50 sccm 까지의 할로겐 탄탈륨 전구 물질을 약 0.1-2.0 Torr의 범위내에서 동작하는 반응실(11)로 송출하는데 요구된다. 바람직한 압력을 획득할 온도는 TaF₅에 따른 약 83℃-95℃의 범위내, 양호하게는 약 95℃이고, TaCl₅에 따른 약 130℃-150℃의 범위내, 양호하게는 약 145℃이며, TaBr₅에 따른 약 202℃-218℃의 범위내, 양호하게는 약 205℃이다. 이런 조건 하에, TaF₅는 액체이지만, TaCl₅및TaBr₅는 고체로 있다.

도 2는 전구 물질 TaF₅, TaCl₅및TaBr₅에 대해 측정된 증기 압력과 온도간의 관계를 도시한 것으로서, Tal₅는 비교를 위해 포함된다. 전술된 바와 같이, 바람직한 압력은 약 3 Torr보다 크며, 양호하게는 5 Torr보다 크다. 또한, 전술된 바와 같이, TaF₅, TaCl₅및TaBr₅의 증기 압력은, 담체 가스의 부재 시에 탄탈륨을 증착할 수 있을 만큼 상당히 낮지만, 고 컨덕턴스 송출 시스템에서 형성된 오리피스에 걸친 일정한 압력 강하를 유지하면서, 약 50 sscm 까지의 TaX₅를 0.1-2.0 Torr의 범위내에서 동작하는 반응실(11)로 송출할 수 있다. Tal₅에 대한 증기 압력은 너무 낮아기술된 장치에서 실제 구현을 할 수 없는 것으로 판정되었다. TaBr₅에 대해, 개방 원형은 발표된 값을 나타내지만, TaBr_5,TaF₅, TaCl₅및 Tal₅에 대한폐쇄 정사각형은 발명자의 실험 데이터를 나타낸다.

구동 전극이 가스 송출 샤워헤드이고, 웨이퍼 또는 기판(23)의 서셉터(22) 또는 스테이지가 RF 접지인 병렬판 RF 디스차지(discharge)가 이용된다. 선택된 TaX₅증기는 기판 위에서 H₂와 같은 다른 공정 가스와 조합되는데, 이런 가스는 약 300℃-500℃ 간의 온도로 가열된다. Ar 및 He은 또한 H₂이외의 공정 가스로서 단독으로 또는 조합하여 이용될 수 있다.

양호한 품질의 PECVD Ta 막의 증착을 위한 공정 조건은 표 2에 제공되는데, 여기서, slm은 분당 표준 리터이고, W/㎠는 제곱 센티미터당 와트이다.

표 2

기판 온도	300℃-500℃
TaX₅온도	95℃ (TaF₅), 145℃ (TaCl₅), 205℃ (TaBr₅)
TaX₅흐름	1-50 sccm
H₂흐름	1-10 slm
Ar, He 흐름	0-10 slm
공정 압력	0.2-5.0 Torr
RF 전력	0.1-5.0 W/㎠

본 발명의 방법을 이용한 공정 조건에 대한 TaF_5,TaCl₅및 TaBr₅기본 PECVD Ta막 성질은 표 3에 제공된다. 대표값은, 200 mm Si 및 SiO₂기판 상에서 TaX₅전구 물질(실험의 TaF₅수(n)=15, TaCl₅n=8, TaBr₅n=8)로부터 Ta의 PECVD 중에서 선택된다.

표 3

양호한 품질의 PECVD TaN_X막의 증착을 위한 공정 조건은 표 4에 제공된다.

표 4

기판 온도	300℃-500℃
TaX₅온도	95℃ (TaF₅), 145℃ (TaCl₅), 205℃ (TaBr₅)
TaX₅흐름	1-50 sccm
H₂흐름	0-10 slm
N₂흐름	0.1-10 slm
Ar, He 흐름	0-10 slm
공정 압력	0.2-5.0 Torr
RF 전력	0.1-5.0 W/㎠

본 발명의 방법을 이용한 공정 조건에 대한 TaF_5,TaCl₅및 TaBr₅기본 PECVD TaN_X막 성질은 표 5에 제공된다. 대표값은, 200 mm Si 및 SiO₂기판 상에서 TaX₅전구 물질(실험의 TaF₅수(n)=15, TaCl₅n=8, TaBr₅n=8)로부터 TaN_X의 PECVD 중에서 선택된다.

표 5

양호한 품질의 PECVD TaN_X막의 증착을 위한 공정 조건은 표 6에 제공된다.

표 6

기판 온도	300℃-500℃
TaX₅온도	95℃ (TaF₅), 145℃ (TaCl₅), 205℃ (TaBr₅)
TaX₅흐름	1-50 sccm
H₂흐름	0-10 slm
Ar, He 흐름	0-10 slm
공정 압력	0.2-5.0 Torr
NH₃흐름	0.1-10 slm
N₂	0-10 slm

본 발명의 방법을 이용한 공정 조건에 대한 TaF₅및 TaBr₅기본 열 CVD TaN_X막 성질은 표 7에 제공된다. 대표값은, 200 mm 규소(Si) 및 이산화 규소(SiO₂₎기판 상에서 TaX₅전구 물질(TaF₅n=10, TaBr₅n=22)로부터 TaN_X의 증착 중에서 선택된다. 게다가, Ta/TaN_X이중층은 또한 증착된다(TaF₅n=3, TaBr₅n=1). 표 7에서 리스트된 바와 같이, 증착된 탄탈륨 막의 성질은 웨이퍼에 걸친 플러스 또는 마이너스 20% 내에서 균일하다.

표 7

본 발명의 방법을 이용한 공정 조건에 대한 TaF_5,TaCl₅및 TaBr₅기본 Ta/TaN_X이중층 막 성질은 표 8에 제공된다. 모든 막은 PECVD Ta 및 TaN_X이다.

표 8

본 발명의 방법에 의해 증착되는 집적된 막은 IC의 형성에 중요한 특징을 표시한다. Ta 및 TaN_X층 사이에는 양호한 매끄러운 인터페이스 및 양호한 접착부가있다. 이런 막은 저 상호 접속 임피던스에 대해 상당한 저 전기 저항율(1000 μΩ㎝ 보다 낮고, 양호하게는 500 μΩ㎝ 보다 낮음)의 범위내에 있고, 막은 양호한 일치성 및 양호한 스텝 커버리지(0.3보다 큼)를 가지고 있다. 게다가, 불순물의 레벨은 낮다(2 원자 퍼센트보다 낮음). 또한, 증착율은 (100 Å/min보다 큰) 처리율 고찰에 충분하며, 공정은 저 웨이퍼 온도를 이용하여(450℃ 보다 낮음), 소자내에 사용된 다른 박막 물질과 양립하는데, 이런 물질은 SiO₂의 것보다 낮은 유전 상수를 가진 물질을 포함한다.

증착 온도에 의한 막 저항율의 의존성(dependence)은 3개의 전구 물질 간에 다르다. 430℃의 온도 및 0.5 slm의 N₂흐름에서, TaF₅전구 물질을 이용하여 PECVD Ta 및 PECVD TaN_X막에 의해 증착된 Ta/TaN_X집적된 막에 대해, 막은 약 115μΩ㎝의 저항율을 갖는다. 350℃의 온도 및 0.5 slm의 N₂흐름에서, 막 저항율은 85μΩ㎝로 감소된다. N₂흐름율이 400℃의 온도에 따라 2.5 slm으로 증가될 시에, 저항율은 211μΩ㎝으로 증가된다. 전구 물질로서 TaCl₅를 이용한 Ta/TaN_X막에 대해, 400℃의 온도 및 2.5 slm의 N₂흐름에서, 저항율은 1995μΩ㎝이다. 전구 물질로서 TaBr₅를 이용한 Ta/TaN_X막에 대해, 430℃의 온도 및 0.5 slm의 N₂흐름에서, 저항율은 645μΩ㎝이다. 따라서, 모든 3개의 전구 물질에 대해, Ta/TaN_X막의 저항율은 가스 혼합에서의 N₂흐름이 증가될 시에 높다. 증가된 저항율은 막의 질소 농도의 증가로 인한 것으로 추정된다. 이는 스퍼터링과 같은 PVD 방법 또는 유기-금속 CVD (OMCVD)에 의해 증착된 Ta/TaN_X막으로부터의 이전의 결과와 일치하는데, 여기서, 질소 대 탄탈륨의 비율의 증가는 극적으로 Ta/TaN_X막의 저항율을 증가시킨다.

본 발명에 따라 PECVD에 의해 증착된 Ta/TaN_X이중층 막의 주사 전자 마이크로그래프(SEM)은 획득되고, 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. 도 3은 전구 물질로서 TaF₅을 이용한 Ta/TaN_X이중층 막의 SEM이고, 도 4는 전구 물질로서 TaBr₅을 이용한 Ta/TaN_X이중층 막의 SEM이다. TaBr₅기본 PECVD Ta/TaN_X이중층 막은 TaF₅Ta/TaN_X막 보다 더 양호한 스텝 커버리지를 갖는 것으로 나타난다. TaCl₅기본 PECVD Ta/TaN_X이중층 막은 또한 TaF₅Ta/TaN_X막 보다 더 양호한 스텝 커버리지를 갖는 것으로 추정된다.

도 3 및 도 4는 전구 물질의 각각에 대한 대표적인 바닥 스텝 커버리지 및 측벽 커버리지를 가진 종횡비 구조를 갖는 특징물을 포함한 기판을 도시한 것이다. 스텝 커버리지는 특징물에 인접한 기판의 표면상의 막 두께로 분할된 특징물의 바닥부 상의 막 두께를 나타내며, 또한 필드(field)라 부른다. 이상적인 스텝 커버리지는 1.0 또는 100%인데, 이는 필드상에서와 동일한 바닥부 상의 두께를 나타낸다.TaBr₅및 TaCl₅기본 PECVD Ta/TaN_X막은 일반적으로 가장 거칠게 나타나는 TaF₅기본 PECVD Ta/TaN_X막보다 더 매끄러운 것으로 나타난다. 표 8에 도시된 바와 같이, TaBr₅에 대해, 스텝 커버리지는 0.37이고, TaCl₅에 대해, 스텝 커버리지는 0.19이며, TaF₅에 대해 스텝 커버리지는 0.5 및 0.19이다.

구리와 본 발명의 Ta/TaN_X막 공정의 양립성은 결정된다. 사실상, Ta/TaN_X막이 완전하므로, 즉, 구리와 직접 접촉하므로, 구리에 대한 어떤 어택(attack) 또는 에칭도 Ta/TaN_X증착 동안에 일어나지 않는다. 구리와의 Ta/TaN_X양립성은, PVD에 의해 증착된 TiN_X의 500 Å 층 및, PVD에 의해 증착된 구리의 2000 Å 층을 포함하는 Si 웨이퍼를 반응실(11)내에 배치하여 테스트된다. TaN_X막은, PECVD에 의해 본 발명의 공정을 이용하여 TaF₅또는TaCl₅전구 물질과 함께 구리 층의 상부에 증착된다.

합성막의 SEM 이미지의 포토그래프는 도 5-7에 도시되어 있다. 도 5는 PVD에 의해 증착된 Cu 막 상의 TaF₅기본 PECVD Ta/TaN_X이중층을 도시한 것이다. 도 6은 PVD에 의해 증착된 Cu 막 상의 TaCl₅기본 PECVD Ta/TaN_X이중층을 도시한 것이다. 도 7은 PVD에 의해 증착된 Cu 막 상의 TaCl₅기본 PECVD Ta/TaN_X이중층을 도시한 것이다. Cu 층은 이들이 증착되어, PECVD Ta/TaN_X와의 클린(clean) 인터페이스와 조합할 시와 동일한 약 2000 Å의 두께를 가지고 있다. 도 5-7은 또한 Cu 층과 PECVD Ta/TaN_X이중층 간의 클린 및 매끄러운 인터페이스를 나타낸 것이다. 그래서, TaF_5,TaCl₅또는 TaBr₅전구 물질 기본 PECVD Ta/TaN_X막의 PECVD 동안에 어떤 어택 또는 에칭도 생기지 않는 것으로 결정될 수 있다.

선택된 막은 또한 오거 전자 분광법에 의해 평가되고, 그 결과치는 도 8-9에 도시되어 있다. SiO₂층 상에 Ta/TaN_X를 증착하기 위해 전구 물질로서 이용된 TaBr₅에 따른 오거 분석 스펙트럼은 도 8에 도시되어 있다. PVD에 의해 증착된 상술한 Cu층 상에 Ta/TaN_X를 증착하기 위해 전구 물질로서 이용된 TaBr₅에 따른 오거 분석 스펙트럼은 도 9에 도시되어 있다. 오거 스펙트럼의 분석은 TaN_x와 다른 층 간의 클린 인터페이스를 확인한다. 이런 분석은 또한 막에 있는 저 레벨의 불순물을 확인한다. 이런 도면은 이런 PECVD TaN_x막이 얕은 질소 (x ＜ 1.0)인 것을 나타내며, 이는 표 2에 도시된 결과치와 일치한다. 이런 막은 저 질소 함유 막을 생성시키는 것으로 기대되는 0.5:7의 저 N₂:H₂비율로 증착된다. x ＞ 1일 시에 TaN_x의 보통 지수 상승 전기 저항율은 PVD 및 CVD 양자에 의해 증착된 TaN_x막에서 관찰된다. 이런 도면은 이중층으로의 매우 적은 Cu 확산을 나타낸 모든 층 간의 비교적 샤프(sharp)한 인터페이스를 도시한 것이다. 브롬 농도는 2 원자 퍼센트 이하로 결정된다.

그래서, 구리를 포함하는 IC 상호 접속 소자와의 집적에 적당한 고 품질PECVD Ta/TaN_X이중층 막을 형성하는 방법이 입증되었다. 이런 방법은 TaF₅, TaCl₅또는 TaBr₅전구 물질의 증기 송출에 기초한다. 3개의 전구 물질로부터의 합성 Ta/TaN_X막의 모두는 타당한 스텝 커버리지, 저 잔류 불순물 농도, 상당히 높은 증착율 및 표시없는 Cu의 TaN_x에칭을 입증하였다.

본 명세서에 도시되고 기술된 본 발명의 실시예는 본 기술 분야의 숙련된 발명자의 양호한 실시예일 뿐이고, 어느 식으로 제한하지 않는 것으로 이해된다. 예컨대, 제각기 PECVD OF Ta FILMS FROM TANTALUM HALIDE PRECURSORS, THERMAL CVD OF TaN FILMS FROM TANTALUM HALIDE PRECURSORS, PLASMA TREATED THERMAL CVD OF TaN FILMS FROM TANTALUM HALIDE PRECURSORS 및 PEVCD OF TaN FILMS FROM TANTALUM HALIDE PRECURSORS에 기술되어 있는 바와 같이, Ta 막은 PECVD에 의해 증착되고, TaN_X막은 열 CVD, 플라즈마 처리된 열 CVD 및 PECVD에 의해 증착될 수 있는데, 이의 모두는 호타라 및 웨스텐도프에 의해 발명되고, 도쿄 일렉트론 리미티드에 양도되었으며, 본 출원과 동일자로 출원된 계류중인 출원이며, 여기서 전적으로 참조로 포함된다. 더욱이, 제각기, CVD TaN_×PLUG FORMATION FROM TANTALUM HALIDE PRECURSORS이고, 호타라 및 웨스텐도프에 의해 발명되고, 도쿄 일렉트론 리미티드에 양도되었으며, 본 출원과 동일자로 출원되고, 여기서 전적으로 참조로 포함되는 계류 중인 출원에 기술되어 있는 바와 같이, TaN_×는 본 발명에 따라 플러그 채움에이용될 수 있다. 그래서, 이런 실시예에 대한 각종 변형, 수정 및 대안이 본 발명의 정신 및 다음의 청구 범위에서 벗어나지 않고 행해질 수 있다.

Claims

기판 상에 탄탈륨(Ta)/질화 탄탈륨(TaN_X) 막을 증착하는 방법으로서, 할로겐 탄탈륨 전구 물질의 증기를, 상기 전구 물질을 증발시키기에 충분한 온도로 상기 전구 물질을 가열함으로써 상기 기판을 포함한 반응실에 제공하는 단계, 상기 Ta 막을 증착하도록 상기 증기를 공정 가스와 조합하는 단계 및, 상기 TaN_X를 증착하도록 상기 증기를 질소 함유 공정 가스와 조합하는 단계를 포함하는, 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 할로겐 탄탈륨 전구 물질은 불화 탄탈륨, 염화 탄탈륨 및 브롬화 탄탈륨으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 증기를 제공하는 단계는 적어도 약 3 Torr의 압력에서 상기 증기를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 전구 물질은 펜타불화 탄탈륨이고, 상기 온도는 약 95℃인 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 전구 물질은 펜타염화 탄탈륨이고, 상기 온도는 약 145℃인 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 전구 물질은 펜타브롬화 탄탈륨이고, 상기 온도는 약 205℃인 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 전구 물질의 상기 가열은 적어도 3 Torr의 상기 할로겐 탄탈륨 전구 물질의 증기 압력을 제공하기에 충분한 온도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 Ta는 PECVD에 의해 증착되고, 상기 TaN_X는 PECVD 및 열 CVD로 구성된그룹에서 선택된 방법에 의해 증착되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기판은 약 300℃-500℃의 범위내의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 할로겐 탄탈륨 전구 물질의 상기 송출은 약 1-50 sccm의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 공정 가스는 수소, 아르곤, 헬륨 및 그의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 수소 가스는 상기 PECVD 공정 동안의 약 1-10 sccm 및 상기 열 CVD 공정 동안의 약 0-10으로 구성된 그룹에서 선택된 흐름에 있는 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 질소 함유 가스는 약 0.1-10 slm의 범위내의 흐름에 있는 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 증착은 약 0.2-5.0 Torr의 범위내에서의 상기 반응실의 압력에서 일어나는 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 막은 상기 기판의 구리 층과 일체로 있는 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 Ta/TaN_X는 적어도 약 100 Å/min의 율로 증착되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기판은 고 종횡비 특징물을 함유한 집적 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 할로겐 탄탈륨 전구 물질은 담체 가스없이 상기 반응실로 송출되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 탄탈륨/질화 탄탈륨 막 증착 방법.
기판 상에 Ta/TaN_X이중층 막을 증착하는 방법으로서, 불화 탄탈륨 및 염화 탄탈륨으로 구성된 그룹으로부터 선택된 할로겐 탄탈륨 전구 물질을, 탄탈륨 증기를 송출할 압력을 제공하도록 상기 전구 물질의 증기를 발생시키기에 충분한 상기 전구 물질의 온도를 상승시킴으로써 상기 기판을 포함한 반응실로 송출하는 단계, 상기 Ta 막을 증착하도록 상기 증기를 공정 가스와 조합하는 단계, TaN_X막을 증착하도록 상기 증기를 공정 가스 및 질소 함유 가스와 조합하는 단계 및, 상기 TaN_X막을 증착하는 단계를 포함하는, 기판 상의 Ta/TaN_X이중층 막 증착 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 상승된 온도는 상기 전구 물질 증기와 상기 공정 가스 사이에서 반응을 유발시키는 온도 보다 낮은 것을 특징으로 하는 기판 상의 Ta/TaN_X이중층 막 증착 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 탄탈륨 증기를 송출할 상기 압력은 적어도 약 3 Torr인 것을 특징으로 하는 기판 상의 Ta/TaN_X이중층 막 증착 방법.
제 20 항에 있어서,

상기 전구 물질은 펜타불화 탄탈륨이고, 상기 온도는 약 95℃인 것을 특징으로 하는 기판 상의 Ta/TaN_X이중층 막 증착 방법.
제 20 항에 있어서,

상기 전구 물질은 펜타염화 탄탈륨이고, 상기 온도는 약 145℃인 것을 특징으로 하는 기판 상의 Ta/TaN_X이중층 막 증착 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 Ta는 PECVD에 의해 증착되고, 상기 TaN_X는 PECVD 및 열 CVD로 구성된 그룹에서 선택된 방법에 의해 증착되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 Ta/TaN_X이중층 막 증착 방법.
기판 상에 Ta/TaN_X이중층 막을 증착하는 방법으로서, 펜타브롬화 탄탈륨 전구 물질을, 상기 전구 물질의 증기를 발생시키기에 충분한 상기 전구 물질의 온도를 상승시킴으로써 담체 가스없이 상기 기판을 포함한 반응실로 송출하는 단계, 상기 Ta 막을 증착하도록 상기 증기를 공정 가스와 조합하는 단계, 상기 TaN_X막을 증착하도록 상기 증기를 질소 함유 공정 가스와 조합하는 단계 및, 상기 기판 상에 상기 Ta/TaN_X이중층 막을 증착하는 단계를 포함하는, 기판 상의 Ta/TaN_X이중층 막 증착 방법.
제 25 항에 있어서,

상기 전구 물질은 펜타브롬화 탄탈륨이고, 상기 온도는 약 190^O내지 약 208℃의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 기판 상의 Ta/TaN_X이중층 막 증착 방법.
제 26 항에 있어서,

상기 전구 물질은 펜타브롬화 탄탈륨이고, 상기 온도는 약 205℃인 것을 특징으로 하는 기판 상의 Ta/TaN_X이중층 막 증착 방법.
제 25 항에 있어서,

상기 Ta는 PECVD에 의해 증착되고, 상기 TaN_X는 PECVD 및 열 CVD로 구성된 그룹에서 선택된 방법에 의해 증착되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 Ta/TaN_X이중층 막 증착 방법.
언더라잉 유전층을 가진 기판으로서, 구리 층 및 Ta/TaN_X이중층을 포함하는데, 상기 Ta/TaN_X이중층은 상기 언더라잉 유전층으로의 상기 구리의 확산을 방지하고, 약 2 원자 퍼센트 불순물 이하인, 언더라잉 유전층을 가진 기판.
제 29 항에 있어서,

상기 Ta/TaN_X이중층은 고 종횡비 특징물의 컨포말 커버리지를 제공하는 것을 특징으로 하는 언더라잉 유전층을 가진 기판.
제 29 항에 있어서,

상기 Ta/TaN_X이중층은 약 1000 μΩ㎝ 이하의 저항율을 가지는 것을 특징으로 하는 언더라잉 유전층을 가진 기판.
제 29 항에 있어서,

상기 Ta/TaN_X이중층은, 펜타불화 탄탈륨, 펜타염화 탄탈륨 및 펜타브롬화 탄탈륨으로 구성된 그룹으로부터 선택된 할로겐 탄탈륨 전구 물질을, 상기 전구 물질을 증발시키기에 충분한 온도로 가열된 상기 전구 물질을 가진 상기 기판을 포함한 반응실로 송출하고, 상기 Ta 막을 증착하도록 상기 증기를 공정 가스와 조합하며, 상기 TaN_X를 증착하도록 상기 증기를 질소 함유 공정 가스와 조합하고, 상기 기판 상에 상기 Ta/TaN_X이중층을 증착함으로서 증착되는 것을 특징으로 하는 언더라잉 유전층을 가진 기판.