KR20040068969A - 유전체 재료 위에 배리어 층을 선택적으로 증착하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판 위에 하나 이상의 금속 상호접속부부들을 둘러싸는 유전체 재료 위에 배리어 층을 선택적으로 증착하는 방법을 개시한다. 배리어 층은 정화 단계가 이어지는 미리 결정된 증착 사이클의 수를 포함하는 순화적 증착 프로세스를 사용해서 금속막 위에 선택적으로 증착된다. 각각의 증착 사이클은 프로세스 챔버의 기판 위에 형성된 유전체 재료 상에서 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스를 교번하여 흡수하는 단계를 포함한다.

Description

유전체 재료 위에 배리어 층을 선택적으로 증착하는 방법{SELECTIVE DEPOSITION OF A BARRIER LAYER ON A DIELECTRIC MATERIAL}
집적회로들은 하나의 칩상에 수 백만개의 컴포넌트들(예, 트랜지스터들, 커패시터들 및 저항기들)을 포함할 수 있는 복잡한 디바이스들로 진화하였다. 칩 설계의 진화는 계속적으로 더 빠른 회로 및 더 큰 회로 밀도를 요구한다. 더 큰 회로 밀도에 대한 요구는 집적회로 컴포넌트들의 크기의 감소를 필요로 한다.
집적회로 컴포넌트들의 크기가 (예, 마이크론 크기 이하로)감소함에 따라, 상기 컴포넌트들을 제조하는데 사용되는 재료들은 재료의 전기 성능에 기여한다. 예를 들면, 낮은 저항 금속 상호접속부(interconnect)(예, 알루미늄(Al) 및 구리(Cu))는 집적회로들 상의 컴포넌트들 사이에 전도성 경로들을 제공한다.
도 1 을 참조하여, 금속 상호접속부들(2)은 일반적으로 벌크 절연재료(4)에 의해서 서로 전기절연된다. 인접한 금속 상호접속부들(2) 사이의 거리 및/또는 벌크 절연재료(4)의 두께가 마이크론 크기 이하일 때, 용량성 결합이 상기 상호접속부들(2) 사이에서 발생한다. 인접한 금속 상호접속부들(2) 사이의 용량성 결합은 누화(cross-talk) 및/또는 저항-커패시턴스(RC) 지연을 유발하고, 이는 집적회로의 전체 성능을 나쁘게 한다.
인접한 금속 상호접속부들 사이의 용량성 결합을 최소화하기 위해서, 낮은 유전상수 벌크 절연재료들(4)(예, 대략 3.5 이하의 유전상수)가 사용된다. 낮은 유전상수 벌크 절연재료들의 예들은, 그 중에서 특히, 실리콘 이산화물(SiO2), 실리케이트 유리 및 오르가노실리케이트(organosilicate) 유리를 포함한다.
또한, 배리어 층(6)은 종종 벌크 절연재료(4)로부터 금속 상호접속부들(2)을 분리시킨다. 배리어 층(6)은 금속 상호접속부들(2)로부터 벌크 절연재료들(4)로의 확산을 최소화한다. 금속 상호접속부들(2)로부터 벌크 절연재료들(4)로의 확산은, 상기 확산이 직접회로의 전기 성능(예, 누화 및/또는 RC 지연)에 영향을 끼치거나 또는 집적회로를 동작 불가능하게 할 수 있기 때문에 바람직하지 못하다. 배리어 재료들의 예들은, 그 중에서 특히, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 및 텅스텐(W)과 같은 내화성 금속들(refractory metals) 및 그 중에서 특히, 질화티탄늄(TiN), 질화탄탈늄(TaN) 및 질화텅스텐(WN)과 같은 내화성 금속 질화물을 포함한다.
배리어 재료들은 일반적으로 물리적 기상 증착(PVD) 기술들 및/또는 화학적 기상 증착(CVD) 기술들을 사용해서 증착된다. 상기 기술들은 배리어 재료를 금속상호접속부(2) 및 절연재료(4)를 포함한 상호접속부 구조의 모든 표면들 위에 증착한다. 그러나, 상호접속부 구조들의 크기가 0.25 마이크론 이하일 때, 금속 상호접속부들(2) 위에 배리어 재료의 증착은 상호접속부 구조의 저항성을 증가시키는 경향이 있고, 이는 디바이스의 전기 성질들을 악화시킨다.
따라서, 유전체 재료 위에 배리어 층을 선택적으로 증착하는 방법에 대한 필요성이 제기된다.
본 출원은 2001년 12월 21일에 제출된 미국 특허출원 60/342,307호를 우선권 주장하고, 상기 출원은 전체로 본 발명에 참조로 통합된다.
본 발명의 실시예들은 일반적으로 배리어 층을 형성하는 방법에 관한 것이다.
도 1 은 금속 상호접속부들 및 벌크 절연재료 둘 다 위에 형성된 배리어 층을 포함하는 금속 상호접속부 구조의 단면도이다.
도 2 는 여기에 설명된 것처럼, 순환적 증착 프로세스를 수행하기 위해 사용될 수 있는 프로세스 챔버의 개략 단면도이다.
도 3 은 여기에 설명된 일 실시예에 따른 순환적 증착 프로세스를 사용해서 유전체 재료 위에 배리어 층의 선택적 증착을 통합하는 프로세스 시퀀스를 도시한다.
도 4 는 여기에 설명된 대체 실시예에 따른 순환적 증착 프로세스를 사용해서 유전체 재료 위에 배리어 층의 선택적 증착을 통합하는 프로세스 시퀀스를 도시한다.
도 5A 는 구리 위에 질화탄탈늄 층을 형성하기 시작하는데 필요한 증착 사이클의 수와 비교해서, 유전체 재료 위에 질화탄탈늄 층을 형성하기 시작하는데 필요한 증착 사이클의 수를 보여주는 그래프이다.
도 5B 는 대략 200℃의 온도에서, 산화실리콘 및 구리 둘 다의 위에 질화탄탈늄 층을 형성하기 시작하는데 필요한 증착 사이클의 수를 보여주는 그래프이다.
도 5C 는 프로세스 챔버 압력의 함수로서 산화실리콘 위에 질화탄탈늄 층을 형성하기 시작하는데 필요한 증착 사이클의 수를 보여주는 그래프이다.
도 6A-6C 는 상호접속부 제조 프로세스의 다양한 단계에서 기판의 단면도를 도시한다.
기판 위에 하나 이상의 금속 상호접속부들을 둘러싸는 유전체 재료 위에 배리어 층을 선택적으로 증착하는 방법이 설명된다. 배리어 층은, 예를 들면 질화탄탈늄(TaN)과 같은 내화성 금속 질화물을 포함할 수 있다. 배리어 층은 정화(purge) 단계 이전에, 미리 결정된 증착 사이클을 포함하는 순환적 증착 프로세스를 사용해서 금속막 위에 선택적으로 증착된다.
순화적 증착 프로세스에서, 각각의 증착 사이클은 프로세스 챔버의 기판 상에 형성된 유전체 재료 위에서 내화성 금속-함유 전구체(precusor) 및 환원성(reducing) 가스를 교대로 흡수하는 단계를 포함한다. 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스는 유전체 재료 위에 배리어 층을 형성하기 위해서 반응한다. 미리 결정된 수의 증착 사이클들이 완성된 후에, 프로세스 챔버는 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스로 정화된다. 프로세스 챔버 정화 이전에, 미리 결정된 수의 증착 사이클을 수행하는 상기 증착 시퀀스는 바람직한 배리어 층 두께가 이루어 질 때까지 반복될 수 있다.
미리 결정된 수의 증착 사이클은 다양한 형태의 재료층 위에 배리어 재료를증착하기 시작하기 위해서 필요한 증착 사이클의 수의 차이를 이용하여 선택된다. 이어, 미리 결정된 수의 증착 사이클은 유전체 재료 위에 배리어 재료의 증착을 시작하도록 바람직하게 선택되지만, 그러나 금속 상호접속부들 위에 상기 배리어 재료의 증착을 시작하기 위해서 필요한 증착 사이클의 수 보다는 적다. 상기 처럼, 배리어 재료는 금속 상호접속부들 위에 증착되지 않고서, 유전체 재료 위에만 증착될 수 있다.
배리어 층의 선택적 증착은 직접회로 제조 프로세스들과 부합한다. 하나의 집적회로 제조 프로세스에서, 배리어 층은 물결무늬(damascene) 구조로 사용된다. 상기 실시예에서, 바람직한 프로세스 시퀀스는 기판에 금속 피처들을 통해서 형성된 비아들(vias)을 가지는 하나 이상의 유전체 재료층들을 제공하는 단계를 포함한다. 배리어 층은 순환적 증착 프로세스를 사용해서 유전체 재료 위에 선택적으로 증착되고, 순화적 증착 프로세스에서, 미리 결정된 수의 증착 사이클은, 각각의 증착 사이클은, 유전체 재료 위에서 내화성 금속-함유 전구체(precusor) 및 환원성(reducing) 가스를 교대로 흡수하는 단계를 포함하고, 프로세스 챔버 정화 단계가 따른다. 순환적 증착 프로세스는 배리어 층에 대한 바람직한 두께가 이루어질 때까지 반복된다. 배리어 층이 유전체 재료 위에 선택적으로 증착된 후에, 물결무늬 구조는 비아들을 전도성 재료로 충전함으로써 완성된다.
본 발명의 상기 인용된 특징들이 얻어지고, 상세히, 본 발명의 더 특정한 설명, 상기 간략히 요약되어 이해될 수 있는 방법으로, 실시예들에 참조에 의해서 가능하고, 첨부된 도면에 예시된다.
그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 일반적인 실시예들을 설명하고, 거기에 본 발명의 범위가 제한되지 않고, 다른 동등한 효과의 실시예들이 가능하다.
도 2 는 여기에 설명된 실시예들에 따른 순환적 증착 프로세스를 수행하기 위해서 사용될 수 있는 프로세스 챔버(36)의 개략 단면도를 도시한다. 프로세스 챔버(36)는 일반적으로 웨이퍼 지지 페데스탈(148)을 하우징하고, 페데스탈은 기판을 지지하기 위해서 사용된다(도시되지 않음). 웨이퍼 지지 페데스탈(148)은 디플레이스먼트 메카니즘(148a)을 사용해서 프로세스 챔버(36)의 안으로 수직 방향으로 움직일 수 있다.
특정 프로세스에 따라, 기판은 증착하기 앞서, 또는 증착하는 동안에 바람직한 온도로 가열될 수 있다. 예를 들면, 웨이퍼 지지 페데스탈(148)은 장착된 히더 엘리먼트(152a)를 사용해서 가열될 수 있다. 웨이퍼 지지 페테스탈(148)은 AC파워 서플라이(152)로부터 히터 엘리먼트(152a)로 전류를 인가함으로써 저항 가열될 수 있다. 기판(도시되지 않음)은 교대로 페데스탈(148)에 의해서 가열될 수 있다. 선택적으로, 웨이퍼 지지 페데스탈(148)은, 예를 들면 램프들(도시되지 않음)과 같은 복사(radiant) 히터들을 사용해서 가열될 수 있다.
열전쌍(thermocouple)과 같은 온도 센서(150a)가 또한 종래 방법에서 페데스탈(148)의 온도를 모니터링하기 위해서 웨이퍼 지지 페데스탈(148)에 장착된다. 측정된 온도는 히팅 엘리먼트(152a)에 대해서 AC파워 서플라이(152)를 제어하기 위해서 피드백 루프에 사용되고, 기판 온도는 특정 프로세스 어플리케이션에 적당한바람직한 온도로 유지되고 제어될 수 있다.
진공 펌프(118)는 프로세스 챔버(36)를 진공상태로 만들기 위해서, 프로세스 챔버(36)내에 압력을 유지하기 위해서 사용된다. 가스 매니폴드(manifold)(134), 그것을 통해서 프로세스 가스들이 프로세스 챔버(36)로 유입되는 가스 매니폴드는 웨이퍼 페데스탈 위에 위치한다. 가스 매니폴드(134)는 가스 판넬(111)에 연결되고, 다양한 프로세스 가스들을 프로세스 챔버(36)에 공급하고 제어한다.
가스 매니폴드(134)에 가스 흐름의 적당한 제어 및 조절은 질량 흐름 제어기들(도시되지 않음) 및 마이크로프로세서 제어기(154)에 의해서 수행된다. 가스 매니폴드(134)는 프로세스 가스들이 프로세스 챔버(36)내로 유입되도록 하고, 균일하게 분배되도록 한다. 또한, 가스 매니폴드(134)는 매니폴드내에서 반응 가스들의 응축을 방지하기 위해서 선택적으로 가열될 수 있다.
가스 매니폴드(134)는 다수의 전자 제어 밸브(도시되지 않음)를 포함한다. 여기에서 사용된 것처럼, 전자 제어 밸브는 대략 1-2초보다 적은, 더 바람직하게 대략 0.1초보다 적은 밸브 개폐 사이클로 프로세스 챔버(36)에서의 빠르고 정확한 가스 흐름을 제공할 수 있는 제어 밸브를 의미한다.
마이크로프로세서 제어기(154)는 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해서 산업용 셋팅에서 사용될 수 있는 범용 컴퓨터 프로세서(CPU)(171)의 형태의 하나일 수 있다. 컴퓨터는 RAM, ROM, 플로피디스크, 하드디스크, 또는 디지털 저장 매체의 다른 형태, 로컬 또는 리모트와 같은 적당한 메모리(172)를 사용할 수 있다. 다양한 지지 회로들(173)은 종래의 방법에서 프로세서를 지지하기 위해서 CPU에 결합될 수 있다. 요구되는 소프트웨어 루틴은 메모리에 저장될 수 있고, 원격으로 위치한 제 2 CPU에 의해서 실행될 수 있다.
소프트웨어 루틴은 프로세스 방법 또는 시퀀스들을 초기화하기 위해서 실행된다. 실행될 때, 소프트웨어 루틴은 범용 컴퓨터를 챔버 프로세스가 실행되도록 챔버 동작을 제어하는 특정 프로세스 컴퓨터로 변환한다. 예를 들면, 소프트웨어 루틴은 본 발명에 따른 프로세스 시퀀스를 실행하기 위해서 전자 제어 밸브들의 구동을 정확하게 제어하기 위해서 사용될 수 있다. 선택적으로, 소프트웨어 루틴은 특정 집적회로의 어플리케이션 또는 하드웨어 구현의 다른 형태처럼 하드웨어에서, 또는 소프트웨어 또는 하드웨어의 조합으로 수행될 수 있다.
유전체 층 위에 선택적인 배리어 층 증착
기판 위에 형성된 유전체 위에 배리어 층을 선택적으로 증착하는 방법이 설명된다. 배리어 층은 그 중에서 특히, 예를 들면, 질화탄탈늄(TaN)과 같은 내화성 금속 질화물을 포함할 수 있다. 배리어 층은 정화 단계가 따르는 미리 결정된 수의 증착 사이클을 포함하는 순환적 증착 프로세스를 사용해서 유전체 층 위에 선택적으로 증착된다.
순환적 증착 프로세스에서, 각각의 증착 사이클은 프로세스 챔버의 기판 위에 형성된 유전체 층 상에 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스를 교대로 흡수하는 단계를 포함한다. 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스는 금속막 위에 배리어 층을 형성하기 위해서 반응한다. 미리 결정된 증착 사이클이 완성된 후에, 프로세스 챔버는 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스 둘 다로 정화된다. 프로세스 챔버 정화가 따르는 미리 결정된 수의 증착 사이클을 수행하는 상기 증착 시퀀스는 바람직한 배리어 층 두께가 이루어 질 때까지 반복될 수 있다.
미리 결정된 수의 증착 사이클은 다양한 형태의 재료층 위에 배리어 재료를 증착하기 시작하기 위해서 필요한 증착 사이클의 수의 차이를 이용하여 선택된다. 이어, 미리 결정된 수의 증착 사이클은 유전체 재료 위에 배리어 재료의 증착을 시작하도록 바람직하게 선택되지만, 그러나 유전체 재료에 인접한 금속막들 위에 상기 배리어 재료의 증착을 시작하기 위해서 필요한 증착 사이클의 수 보다는 적다.
도 3 은 일정한 캐리어 가스 흐름을 이용하는 유전체 층 위에 배리어 층을 선택적으로 증착하기 위해서 사용된 다양한 단계들을 상세히 설명하는 본 발명에 따른 프로세스 시퀀스(200)를 도시한다. 상기 단계들은 도 2 를 참조하여 상기 설명된 것과 유사한 프로세스 챔버에서 수행될 수 있다. 단계(202)에 표시된 것처럼, 기판은 프로세스 챔버로 도입된다. 기판은, 예를 들면 유전채 재료에 의해서 둘러싸인 그 위에 하나 이상의 구리 피처들을 가지는 실리콘 기판일 수 있다. 예를 들면, 온도 및 압력과 같은 프로세스 챔버 조건들은 유전체 재료층 위에 배리어 재료의 선택적 증착을 증가시키고, 금속막 위에 배리어 재료의 증착을 방해하도록 조절된다.
일정한 캐리어 가스 흐름이 요구되는 일 실시예에서, 캐리어 가스 스트림은 단계(204)에 표시된 것처럼, 프로세스 챔버 내에서 설정된다. 캐리어 가스들은 프로세스 챔버로부터 휘발성 반응물들 및/또는 부산물들을 제거하기 위해서 정화 가스로서 또한 작용하기 위해서 선택될 수 있다. 그 중에서 특히, 예를 들면, 헬륨(He), 아르곤(Ar), 질소(N2) 및 수소(H2)뿐만 아니라, 그것의 조합들이 사용될 수 있다.
단계(206)를 참조하여, 캐리어 가스 스트림이 프로세스 챔버 내에서 설정된 후에, 내화성 금속-함유 전구체의 펄스가 캐리어 가스 스트림에 첨가된다. 여기에 사용된 펄스의 의미는 프로세스 챔버 또는 캐리어 가스 스트림으로 주입된 재료의 양이다. 펄스는 내화성 금속-함유 전구체의 한 번 주입 또는 몇몇 짧은 연속적인 주입들을 포함한다. 내화성 금속-함유 전구체의 펄스는 미리 결정된 시간 간격동안 지속한다. 배리어 층이 질화탄탈늄(TaN)을 포함할 때, 적당한 탄탈늄-함유 전구체들은, 그 중에서 특히, 예를 들면 펜타키스(디메틸아미도) 탄탈늄(PDMAT), 펜타키스(디에틸아미도) 탄탈늄(PDEAT), 펜타키스(에틸메틸아미도) 탄탈늄(PEMAT), t-부틸아미노 트리스(메틸에틸아미도) 탄탈늄(TBTMET), t-부틸아미노 트리스(디메틸아미도) 탄탈늄(TBTDMT), 비스(시클로펜타디에닐) 탄탈늄 트리하이드라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐) 탄탈늄 트리하이드라이드 및 t-부틸아미노 트리스(디에틸아미도) 탄탈늄(TBTDET)을 포함할 수 있다.
내화성 금속-함유 전구체의 펄스에 대한 시간 간격은 예를 들면, 이용되는 프로세스 챔버의 부피 용량, 거기에 결합된 진공 시스템 및 사용된 반응물들의 휘발성/반응성과 같은 많은 요인들에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 프로세스 조건들은, 적어도 내화성 금속-함유 전구체의 단층(monolayer)이 인접한 금속막들 위에서 내화성 금속-함유 전구체가 흡수되지 않고서, 유전체 층 위에서 흡수될 수 있기 위해서 바람직하게 선택된다. 그 후에, 프로세스 챔버에 남아 있는 잔여 내화성 금속-함유 전구체는 진공 시스템과 조합하여 일정한 캐리어 가스 스트림에 의해서 프로세스 챔버로부터 제거될 수 있다.
단계(208)에서, 잔여 내화성 금속-함유 전구체가, 다음 제공된 프로세스 가스와의 상호반응(co-reaction) 및 입자 형성을 막기 위해서, 캐리어 가스 스트림으로 프로세스 챔버로부터 충분히 제거된 후에, 환원성 가스의 펄스가 캐리어 가스 스트림에 첨가된다. 배리어 층이 질화탄탈늄(TaN)을 포함할 때, 적당한 환원성 가스는 그 중에서 특히, 예를 들면 암모니아(NH3), 하이드라진(N2H4), 메틸하이드라진(CH3N2H3), 디메틸하이드라진(C2H6N2H2), t-부틸 하이드라진(C4H9N2H3), 페닐 하이드라진(C6H5N2H3), 2,2'-아조이소부탄((CH3)6C2N2) 및 에틸아지드(C2H5N3)를 포함한다.
환원성 가스의 펄스는 또한 미리 결정된 시간 간격동안 지속한다. 일반적으로, 환원성 가스의 펄스에 대한 시간 간격은, 이미 유전체 층 위에 흡수된 내화성 금속-함유 전구체와 반응하기 위한 환원성 가스의 충분한 양을 제공하기에 충분히 길다. 그 후에, 잔여 환원성 가스는 진공 시스템과 조합하여 캐리어 가스 스트림에 의해서 프로세스 챔버로부터 플러싱된다.
단계(204)부터 (208)은 배리어 층에 대한 증착 사이클의 일 실시예를 포함한다. 상기 실시예에서, 캐리어 가스의 일정한 흐름이 펄싱 및 비-펄싱의 교번 주기에 의해서 변조된 프로세스 챔버에 제공되고, 비-펄싱의 주기는 단지 캐리어 가스 스트림만을 포함하지만, 펄싱의 주기는 캐리어 가스 스트림과 같이 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스 사이에서 교번한다.
내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스 각각의 펄스들에 대한 시간 간격은 동일한 지속시간을 가질 수 있다. 즉, 내화성 금속-함유 전구체의 펄스의 지속시간은 환원성 가스의 펄스의 지속시간과 동일하다. 상기 실시예에서, 내화성 금속-함유 전구체의 펄스에 대한 시간 간격(T1)은 환원성 가스의 펄스에 대한 시간 간격(T2)과 동일하다.
선택적으로, 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스 각각의 펄스들에 대한 시간 간격은 서로 다른 지속시간을 가질 수 있다. 즉, 내화성 금속-함유 전구체의 펄스의 지속시간은 환원성 가스의 펄스의 지속시간보다 더 짧거나 더 길 수 있다. 상기 실시예에서, 내화성 금속-함유 전구체의 펄스에 대한 시간 간격(T1)은 환원성 가스의 펄스에 대한 시간 간격(T2)과 다르다.
또한, 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스의 각각의 펄스들 사이의 비-펄싱의 주기는 동일한 지속시간을 가질 수 있다. 즉, 내화성 금속-함유 전구체의 각각의 펄스 및 환원성 가스의 각각의 펄스 사이의 비-펄싱 주기의 지속시간은 동일할 수 있다. 상기 실시예에서, 내화성 금속-함유 전구체의 펄스 및 환원성 가스의 펄스사이의 비-펄싱 시간 간격(T3)은 환원성 가스의 펄스 및 내화성 금속-함유 전구체의 펄스 사이의 비-펄싱 시간 간격(T4)과 동일하다. 비-펄싱 시간 주기동안에, 단지 일정한 캐리어 가스 스트림이 프로세스 챔버에 제공된다.
선택적으로, 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스의 각각의 펄스들 사이의 비-펄싱 주기는 서로 다른 지속시간을 가질 수 있다. 즉, 내화성 금속-함유 전구체의 각각의 펄스 및 환원성 가스의 각각의 펄스 사이의 비-펄싱 주기의 지속시간은 환원성 가스의 각각의 펄스 및 내화성 금속-함유 전구체의 각각의 펄스 사이의 비-펄싱 주기의 지속시간보다 더 짧거나 더 길 수 있다. 상기 실시예에서, 내화성 금속-함유 전구체의 펄스 및 환원성 가스의 펄스 사이의 비-펄싱의 시간 간격(T3)은 환원성 가스의 펄스 및 내화성 금속-함유 전구체의 펄스 사이의 비-펄싱 시간 간격(T4)와 다르다. 비-펄싱 주기 동안에, 단지 일정한 캐리어 가스 스트림이 프로세스 챔버에 제공된다.
또한, 내화성 금속-함유 전구체, 환원성 가스 및 각각의 증착 사이클에 대한 그 사이의 비-펄싱 주기에 대한 시간 간격은 동일한 지속 시간을 가질 수 있다. 예를 들면, 제 1 증착 사이클(C1)에서, 내화성 금속-함유 전구체의 펄스에 대한 시간 간격(T1)은 다음의 증착 사이클들(C2...CN)의 내화성 금속-함유 전구체의 펄스에 대한 시간 간격(T1)과 동일한 지속 시간을 가질 수 있다. 유사하게, 제 1 증착 사이클(C1)에서 내화성 금속-함유 전구체의 펄스들 및 환원성 가스 사이의 비-펄싱 주기들뿐만 아니라 환원성 가스 각각의 펄스의 지속시간은 다음의 증착 사이클들(C2...CN)에서, 환원성 가스 각각의 펄스 및 내화성 금속-함유 전구체의 펄스들 및 환원성 가스 사이의 비-펄싱 주기와 각각 동일한 지속시간을 가질 수 있다.
선택적으로, 내화성 금속-함유 전구체, 환원성 가스 및 배리어 층 증착 프로세스의 하나 이상의 증착 사이클에 대한 그 사이의 비-펄싱 주기 중 적어도 하나의 펄스에 대한 시간 간격은 서로 다른 지속시간을 가질 수 있다. 예를 들면, 제 1 증착 사이클(C1)에서, 내화성 금속-함유 전구체의 펄스에 대한 시간 간격(T1)은 다음 증착 사이클(C2...CN)에서 내화성 금속-함유 전구체의 펄스에 대한 시간 간격(T1)보다 더 길거나 또는 더 짧다. 유사하게, 증착 사이클(C1)에서, 환원성 가스의 하나 이상의 펄스의 지속시간 또는 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스의 펄스들 사이의 비-펄싱 주기는, 다음의 증착 사이클(C2...CN)에서의 환원성 가스의 상응하는 펄스들의 지속시간 또는 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스의 펄스들 사이의 비-펄싱 주기보다 더 길거나 또는 더 짧다.
단계(210)를 참조하여, 각각의 증착 사이클(204부터 208)후에, 수행되는 증착 사이클의 전체 수가 결정된다. 결정된 증착 사이클의 수가 수행되지 않는다면, 단계(204부터 208)는 상기 결정된 증착 사이클의 수가 완성될 때까지 반복된다. 그러나, 결정된 증착 사이클의 수가 완성된다면, 프로세스 챔버는 단계(212)에 표시된 것처럼, 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스 둘 다로 정화된다. 프로세스 챔버는 캐리어 가스 스트림을 사용해서 정화될 수 있다. 프로세스 챔버가 정화된 후에, 추가 결정된 증착 사이클의 수(단계203 부터 208)는 단계(214)에 표시된 것처럼, 배리어 층에 대한 바람직한 두께가 이루어질 때까지 수행되고, 단계(216)에 표시된 것처럼, 끝난다.
특정 배리어 재료에 대해서, 결정된 증착 사이클의 수는 제 1 증착 사이클 내에 유전체 층 위에 배리어 재료를 증착하는 것을 시작하기 위해서 선택되지만, 상기 배리어 재료를 인접한 금속막 위에 증착하기 시작하는데 필요한 증착 사이클의 수보다는 적다. 인접한 금속막 위에 배리어 재료를 증착하기 시작하는데 필요한 수보다 적고 프로세스 챔버를 정화하는 것보다 적은 미리 결정된 수로 증착 사이클의 수를 제한하는 것은 단지 유전체 층 위에 배리어 재료를 선택적으로 증착하게 한다.
도 4 에 관하여 설명된 선택적인 프로세스 시퀀스에서, 배리어 층 증착 사이클은 내화성 금속-함유 전구체, 환원성 가스 및 캐리어 가스의 각각에 대한 개별 펄스들을 포함한다. 상기 실시예에 대해서, 배리어 층 증착 시퀀스(300)는, 기판을 프로세스 챔버로 도입하는 단계(302), 캐리어 가스의 펄스를 프로세스 챔버에 제공하는 단계(304), 내화성 금속-함유 전구체의 펄스를 프로세스 챔버에 제공하는 단계(306), 캐리어 가스의 펄스를 프로세스 챔버에 제공하는 단계(308), 환원성 가스의 펄스를 프로세스 챔버에 제공하는 단계(310), 및 미리 결정된 증착 사이클의 수가 완성될 때까지 단계(304부터 310)를 반복하는 단계를 포함한다. 미리 결정된 증착 사이클의 수가 완성될 때, 프로세스 챔버는 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스 둘 다로 정화된다(단계314). 프로세스 챔버가 정화된 후에, 추가로 미리 결정된 증착 사이클의 수(304부터 310)는 배리어 층에 대한 바람직한 두께가 이루어질 때까지(316), 수행될 수 있거나, 또는 끝난다(318).
내화성 금속-함유 전구체, 환원성 가스 및 캐리어 가스 각각의 펄스들에 대한 시간 간격들은 도 3 에 관하여 위에 언급된 것처럼 동일하거나 또는 서로 다른 지속시간을 가질 수 있다. 선택적으로, 배리어 층 증착 프로세스의 하나 이상의 증착 사이클에서 내화성 금속-함유 전구체, 환원성 가스 및 캐리어 가스의 하나 이상의 펄스들에 대한 상응하는 시간 간격은 서로 다른 지속시간을 가질 수 있다.
도 3-4 에서, 배리어 층 증착 사이클이 환원성 가스의 펄스가 이어지는 내화성 금속-함유 전구체의 펄스를 시작으로 도시된다. 선택적으로, 배리어 층 증착 사이클은 내화성 금속-함유 전구체의 펄스가 이어지는 환원성 가스의 펄스로 시작할 수 있다. 또한, 펄스는 가스의 한 번 주입 또는 수회, 짧게, 연속적인 주입을 포함할 수 있다.
구리 피처들에 인접한 실리콘 산화물 유전체 재료 위에 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하기 위한 하나의 예시적인 증착 사이클은, 도 2 를 참조하여 위에 설명된 것과 유사한 프로세스 챔버에 펜타키스(에틸메틸아미도) 탄탈늄(PEMAT)의 펄스들 및 암모니아(NH3)의 펄스들을 연속적으로 제공하는 단계를 포함한다. 상기 증착 사이클에서, 아르곤은 적당한 흐름 제어 밸브, 예를 들면 전자 흐름 제어 밸브에 대략 100sccm(standard cubic centimeters per second) 내지 댈갸 1000sccm, 바람직하게 대략 500sccm로, 그 후에 대략 5초 내지 대략 25초, 바람직하게 대략 15초동안 펄스되어 제공될 수 있다. 펜타키스(에틸메틸아미도) 탄탈늄(PEMAT)은 적당한 흐름 제어 밸브, 예를 들면 전자 흐름 제어 밸브에 30sccm 내지 대략 1500sccm사이의, 바람직하게 대략 50℃ 내지 대략 95℃의 온도에서 액체 PEMAT를 포함하는 앰플을 통해서 대략 100sccm의 흐름 속도로 수소(H2)를 흐르게 하여, 그 후에 대략 5초 내지 대략 50초, 바람직하게 대략 15초동안 펄스되어 제공될 수 있다. 이어, 아르곤은 대략 100sccm 내지 대략 1000sccm 사이, 바람직하게 대략 500sccm의 흐름 속도로, 그 후에, 대략 5초 내지 25초, 바람직하게 대략 15초동안 펄스되오 제공될 수 있다. 암모니아(NH3)는 적당한 흐름 제어 밸브, 예를 들면전자 흐름 제어 밸브에, 대략 150sccm 내지 대략 700sccm사이, 바람지하게 대략 250sccm의 흐름 속도로, 그 후에 대략 3초 내지 대략 45초, 바람직하게 대략 5초 동안에 펄스되어 제공될 수 있다. 기판은 대략 150℃ 내지 대략 350℃ 사이, 바람직하게 대략 200℃의 온도, 대략 40torr, 바람직하게 대략 0.5torr의 챔버 압력에서 유지될 수 있다.
미리 결정된 증착 사이클의 수가 수행된 후에, 프로세스 챔버는 챔버에 캐리어 가스를 흘림으로써 정화된다. 그 중에서 특히, 예를 들면 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소(N2) 및 수소(H2)와 같은 가스들이 사용될 수 있다. 프로세스 챔버는 대략 100sccm 내지 대략 1000sccm, 바람직하게 대략 500sccm, 대략 2분 까지의 지속시간, 바람직하게 대략 1분 동안의 지속시간 동안 가스를 흘림으로써 정화될 수 있다.
도 5A 는 구리 위에 질화탄탈늄 층을 형성하기 시작하는데 필요한 증착 사이클의 수와 비교해서, 유전체 산화물 위에 질화탄탈늄 층을 형성하기 시작하는데 필요한 증착 사이클의 수를 예시하는 그래프이다. 각각의 증착 사이클은 대략 225℃의 기판 온도, 대략 0.5torr의 증착 챔버 압력, 대략 15초 동안 펄스된 수소(H2)를 가진 대략 100sccm의 펜타키스(에틸메틸아미도) 탄탈늄 흐름, 대략 5초 동안 펄스된 250sccm의 암모니아(NH3) 흐름, 및 각각의 펜타키스(에틸메틸아미도) 탄탈늄(PEMAT)흐름 및 각각의 암모니아(NH3) 펄스 사이에 대략 15초 동안 펄스된 대략 500sccm의 아르곤(Ar) 흐름에서 수행된다.
도 5A 를 참조하여, 질화탄탈늄(TaN)은 라인(400)에 표시된 것처럼, 제 1 증착 사이클 동안에, 실리콘 산화물 위에 증착하기 시작한다. 질화탄탈늄(TaN)은 라인(405)에 표시된 것처럼, 제 5 증착 사이클 동안에, 플루오르실리케이트(FSG) 유리 위에 증착하기 시작한다. 그러나, 질화탄탈늄은 라인(410)에 표시된 것처럼, 제 14 증착 사이클 동안에, 구리 위에 증착되기 시작한다. 상기 처럼, 도 5A 에 관하여 상기 인용된 프로세스 조건들에 대해서, 구리 위에 증착하지 않고 실리콘 산화물 또는 플루오르실리케이트(FSG) 유리 위에 질화탄탈늄의 선택적 증착은 제 13 증착 사이클이 완성될 때, 프로세스 챔버가 정화되는 것이 필요하다.
재료층들 위에 질화탄탈늄(TaN)층을 형성하기 시작하는데 필요한 증착 사이클의 수는 기판 온도의 함수로서 변할 수 있다. 예를 들면, 질화탄탈늄(TaN)층은 200℃의 기판 온도에서, 실리콘 산화물 또는 구리 둘 다 위에 형성된다. 각각의 증착 사이클은 대략 0.5torr의 증착 챔버 압력, 대략 15초 동안 펄스된 수소(H2)를 가진 대략 100sccm의 펜타키스(에틸메틸아미도) 탄탈늄 흐름, 대략 5초 동안 펄스된 250sccm의 암모니아(NH3) 흐름, 및 각각의 펜타키스(에틸메틸아미도) 탄탈늄(PEMAT)흐름 및 각각의 암모니아(NH3) 펄스 사이에 대략 15초 동안 펄스된 대략 500sccm의 아르곤(Ar) 흐름에서 수행된다.
도 5B 를 참조하여, 대략 다섯 번의 증착 사이클들이, 라인(400)(도 5A)에 표시된 것처럼, 기판 온도가 대략 225℃일때 한 번의 증착 사이클과 비교해서, 라인(415)에 표시된 것처럼, 대략 200℃의 기판 온도에서 실리콘 산화물 위에 질화탄탈늄(TaN) 층을 형성하기 시작하는데 필요하다. 반대로, 대략 40번의 증착 사이클이, 라인(410)(도 5A)에 표시된 것처럼, 기판 온도가 대략 225℃일때 14번의 증착 사이클과 비교해서, 라인(420)에 표시된 것처럼, 대략 200℃의 기판 온도에서 구리 위에 질화탄탈늄(TaN)층을 형성하기 시작하는데 필요하다.
실리콘 산화물 위에 질화탄탈늄(TaN) 층을 형성하기 시작하는데 필요한 증착 사이클의 수는 프로세스 챔버 압력의 함수로서 변할 수 있다. 예를 들면, 질화탄탈늄(TaN)층은 실리콘 산화물 위에 0.5torr, 1torr, 2torr, 및 6torr의 프로세스 챔버 압력에서 형성된다. 각각의 증착 사이클은, 대략 210℃의 기판 온도, 대략 15초 동안 펄스된 수소(H2)를 가진 대략 100sccm의 펜타키스(에틸메틸아미도) 탄탈늄 흐름, 대략 5초 동안 펄스된 250sccm의 암모니아(NH3) 흐름, 및 각각의 펜타키스(에틸메틸아미도) 탄탈늄(PEMAT)흐름 및 각각의 암모니아(NH3) 펄스 사이에 대략 15초 동안 펄스된 대략 500sccm의 아르곤(Ar) 흐름에서 수행된다.
도 5C 를 참조하여, 대략 8번의 증착 사이클이, 라인(440), 라인(435), 및 라인(430)에 각각 표시된 것처럼, 0.5torr, 1torr, 2torr의 프로세스 챔버 압력에서 실리콘 산화물 위에 질화탄탈늄(TaN)층을 형성하기 시작하는데 필요하다. 반대로, 대략 2번의 증착 사이클이, 라인(425)에 표시된 것처럼, 6torr의 프로세스 챔버 압력에서 실리콘 산화물 위에 질화탄탈늄(TaN)층을 형성하기 시작하는데 필요하다.
집적회로 제조 프로세스
도 6A-6C 는 유전체 재료 위에 형성된 질화탄탈늄 배리어 층을 통합한 집적회로 제조 시퀀스의 다양한 단계에서 기판(500)의 개략 단면도를 도시한다. 특정 프로세스 단계에 따라, 기판(500)은 실리콘 기판에 상응하거나 또는 기판(500) 위에 형성된 다른 재료층에 상응한다. 도 6A 는, 예를 들면 유전체 재료(502)에 둘러싸인 기판 위에 형성된 전도성 리드(501)를 가지는 기판(500)의 단면도를 도시한다. 전도성 리드(501)는 금속(예, 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu))일 수 있다. 유전체 재료(502)는 산화물(예, 실리콘 산화물)일 수 있다.
도 6A 는 기판(500)이 그 위에 형성된 구리 리드(501)를 가지는 실리콘인 일 실시예를 도시한다. 구리 리드(501)는 제조된 구조의 크기에 따라 대략 5000Å 내지 대략 2 마이크론의 두께를 가진다. 유전체 재료(502)는 구리 리드(501)를 둘러싼다. 유전체 재료(502)는 낮은 유전상수의 실리콘 산화물 층일 수 있다. 유전체 재료(502)는 대략 5마이크론 까지의 두께를 가질 수 있다.
비아(503)는 구리 리드(501)에 대해서 유전체 재료(502)에 형성된다. 비아는 종래의 리소그래피 및 에칭 기술을 사용해서 유전체 재료(502)에 형성된다.
도 6B 를 참조하여, 질화탄탈늄층(505)은 비아(503)의 측벽들을 포하마는 유전체 재료(502) 위에 선택적으로 형성된다. 질화탄탈늄층 배리어 층(502)은 도 3-4에 관하여 위에 설명된 프로세스 파라미터들에 따라 형성될 수 있다. 질화탄탈늄 배리어 층의 두께는 대략 50Å 내지 대략 500Å이다.
도 6C 를 참조하여, 비아(503)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 또는 그것의 조합들과 같은 전도성 재료(506)로 충전된다. 바람직하게, 구리(Cu)가 낮은 저항성(대략 1.7/cm의 저항성)때문에, 비아(503)르 충전하기 위해서 사용된다. 전도성 재료(506)는 화학적 기상 증착(CVD) 기술, 물리적 기상 증착(PVD) 기술, 전기도금기술, 또는 그것들의 조합들을 사용해서 증착될 수 있다.
비아(503)의 측벽들을 포함하는 유전체 재료(502) 위에 질화탄탈늄 배리어 층(505)의 형성은, 비아(503)가 뒤이어 전도성 재료(506)로 충전될 때, 상기 유전체 재료로의 금속이동을 효과적으로 방지한다. 또한, 단지 비아(503)의 측벽들 위에 배리어 층(505)의 선택적 증착은, 배리어 재료(505)가 또한 구리 리드(501) 위에 증착되지 않는다면, 상호접속부 구조의 전체 저항의 증가를 최소화한다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명되었지만, 본 발명의 다른 또는 부가의 실시예들이 본 발명의 기본 개념을 벗어나지 않고서 실시될 수 있고, 본 발명의 범위는 첨부한 청구항들에 의해서 결정된다.

Claims (43)

  1. 유전체 재료 위에 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법으로서,
    상기 유전체 재료로 감싸인, 노출된 금속 피처들을 가지는 기판을 프로세스 환경에 제공하는 단계;
    순환적 증착 프로세스를 사용해서 상기 유전체 재료 위에 배리어 층을 형성하는 단계 - 상기 순환적 증착 프로세스는 정화 단계 이전에, 미리 결정된 수의 증착 사이클을 포함하고, 상기 각각의 증착 사이클은 내화성 금속-함유 전구체 및 환원성 가스를 상기 프로세스 환경에 교대로 제공하는 단계를 포함함 - ; 및
    배리어 층에 대한 바람직한 두께가 형성될 때까지 상기 순환적 증착 프로세스를 반복하는 단계를 포함하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 수의 증착 사이클은 상기 유전체 재료 위에 상기 배리어 층을 형성하기 시작하도록 선택되지만, 상기 노출된 금속 피처들 위에 상기 배리어 층을 형성하기 시작하는데 필요한 증착 사이클의 수보다는 적은 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내화성 금속-함유 전구체는 탄탈늄-함유 전구체인 것을 특징으로 하는배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 탄탈늄-함유 전구체는 펜타키스(pentakis)(디메틸아미도) 탄탈늄(PDMAT), 펜타키스(디에틸아미도) 탄탈늄(PDEAT), 펜타키스(에틸메틸아미도) 탄탈늄(PEMAT), t-부틸아미노 트리스(메틸에틸아미도) 탄탈늄(TBTMET), t-부틸아미노 트리스(디메틸아미도) 탄탈늄(TBTDMT), 비스(시클로펜타디에닐) 탄탈늄 트리하이드라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐) 탄탈늄 트리하이드라이드 및 t-부틸아미노 트리스(디에틸아미도) 탄탈늄(TBTDET)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 탄탈늄-함유 전구체는 펜타키스(에틸메틸아미도) 탄탈늄(PEMAT)인 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 탄탈늄-함유 전구체는 상기 탄탈늄-함유 전구체를 포함한 앰플을 통해서 대략 30 sccm(standard cubic centimeters per minute) 내지 대략 1500sccm 으로 캐리어 가스를 흐르게 함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 탄탈늄-함유 전구체는 탄탈늄-함유 전구체를 포함하는 앰플을 통해서 대략 100sccm으로 캐리어 가스를 흐르게 함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 탄탈늄-함유 전구체는 대략 5초 내지 50초의 시간동안 제공되는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 텅스텐-함유 전구체는 대략 15초의 시간동안 제공되는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 환원성 가스는 암모니아(NH3), 하이드라진(N2H4), 메틸하이드라진(CH3N2H3), 디메틸하이드라진(C2H6N2H2), t-부틸 하이드라진(C4H9N2H3), 페닐 하이드라진(C6H5N2H3), 2,2'-아조이소부탄((CH3)6C2N2) 및 에틸아지드(C2H5N3)를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 환원성 가스는 암모니아(NH3)인 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 환원성 가스는 대략 150sccm(standard cubic centimeters per minute) 내지 대략 700sccm으로 제공되는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 환원성 가스는 대략 250sccm으로 제공되는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 환원성 가스는 대략 3초 내지 대략 45초의 시간동안 제공되는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 환원성 가스는 대략 5초의 시간동안 제공되는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 정화 단계는 상기 프로세스 환경에 정화 가스를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 정화 가스는 헬륨(He), 아르곤(Ar), 질소(N2), 수소(H2), 및 이들의 조합들을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 정화 가스는 대략 100sccm 내지 대략 1000sccm으로 제공되는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세스 환경은 대략 150℃ 내지 대략 350℃의 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 프로세스 환경은 대략 200℃의 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세스 환경은 대략 100torr 까지의 압력을 포함하는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 프로세스 환경은 대략 0.5torr의 압력을 포함하는 것을 특징으로 하는 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  23. 유전체 재료 위에 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법으로서,
    유전체 재료로 감싸인, 노출된 금속 피처들을 가지는 기판을 프로세스 환경에 제공하는 단계;
    순환적 증착 프로세스를 사용해서 상기 유전체 재료 위에 상기 질화탄탈늄 배리어 층을 형성하는 단계 - 상기 순환적 증착 프로세스는 정화 단계 이전에, 미리 결정된 수의 증착 사이클을 포함하고, 상기 각각의 증착 사이클은 탄탈늄-함유 전구체 및 환원성 가스를 상기 프로세스 환경에 교대로 제공하는 단계를 포함함 -; 및
    상기 질화탄탈늄 배리어 층에 대한 바람직한 두께가 형성될 때까지 상기 순환적 증착 프로세스를 반복하는 단계를 포함하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 수의 증착 사이클은 상기 유전체 재료 위에 상기 질화탄탈늄 배리어 층을 형성하기 시작하도록 선택되지만, 상기 노출된 금속 피처들 위에 상기 질화탄탈늄 배리어 층을 형성하기 시작하는데 필요한 증착 사이클의 수보다는 적은 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 탄탈늄-함유 전구체는 펜타키스(pentakis)(디메틸아미도) 탄탈늄(PDMAT), 펜타키스(디에틸아미도) 탄탈늄(PDEAT), 펜타키스(에틸메틸아미도) 탄탈늄(PEMAT), t-부틸아미노 트리스(메틸에틸아미도) 탄탈늄(TBTMET), t-부틸아미노 트리스(디메틸아미도) 탄탈늄(TBTDMT), 비스(시클로펜타디에닐) 탄탈늄 트리하이드라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐) 탄탈늄 트리하이드라이드 및 t-부틸아미노 트리스(디에틸아미도) 탄탈늄(TBTDET)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 탄탈늄-함유 전구체는 펜타키스(에틸메틸아미도) 탄탈늄(PEMAT)인 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 탄탈늄-함유 전구체는 탄탈늄-함유 전구체를 포함하는 앰플을 통해서 대략 30 sccm(standard cubic centimeters per minute) 내지 대략 1500sccm 으로 캐리어 가스를 흐르게 함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 탄탈늄-함유 전구체는 탄탈늄-함유 전구체를 포함하는 앰플을 통해서 대략 100sccm으로 캐리어 가스를 흐르게 함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  29. 제 23 항에 있어서,
    상기 탄탈늄-함유 전구체는 대략 5초 내지 50초의 시간동안 제공되는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 탄탈늄-함유 전구체는 대략 15초의 시간동안 제공되는 것을 특징으로하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  31. 제 23 항에 있어서,
    상기 환원성 가스는 암모니아(NH3), 하이드라진(N2H4), 메틸하이드라진(CH3N2H3), 디메틸하이드라진(C2H6N2H2), t-부틸 하이드라진(C4H9N2H3), 페닐 하이드라진(C6H5N2H3), 2,2'-아조이소부탄((CH3)6C2N2) 및 에틸아지드(C2H5N3)를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 환원성 가스는 암모니아(NH3)인 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  33. 제 23 항에 있어서,
    상기 환원성 가스는 대략 150sccm(standard cubic centimeters per minute) 내지 대략 700sccm으로 제공되는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 환원성 가스는 대략 250sccm으로 제공되는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  35. 제 23 항에 있어서,
    상기 환원성 가스는 대략 3초 내지 대략 45초의 시간동안 제공되는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 환원성 가스는 대략 5초의 지속 시간동안 제공되는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  37. 제 23 항에 있어서,
    상기 정화 단계는 상기 프로세스 환경에 정화 가스를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 정화 가스는 헬륨(He), 아르곤(Ar), 질소(N2), 수소(H2), 및 이들의 조합들을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 정화 가스는 대략 100sccm 내지 대략 1000sccm으로 제공되는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  40. 제 23 항에 있어서,
    상기 프로세스 환경은 대략 150℃ 내지 대략 350℃의 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 프로세스 환경은 대략 200℃의 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  42. 제 23 항에 있어서,
    상기 프로세스 환경은 대략 100torr 까지의 압력을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 프로세스 환경은 대략 0.5torr의 압력을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화탄탈늄 배리어 층을 선택적으로 형성하는 방법.
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