KR20080002912A - Ruthenium-based materials and ruthenium alloys - Google Patents

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Abstract

An alloy for use in vapor deposition or atomic layer deposition is described herein that includes ruthenium and at least one element from group IV, V or VI of the Periodic Chart of the Elements or a combination thereof. In addition, a layered material is described herein that comprises at least one layer that includes a ruthenium-based material or ruthenium-based alloy and at least one layer that includes at least one element from group IV, V or VI of the Periodic Chart of the Elements or a combination thereof.

Description

루테늄계 재료 및 루테늄 합금 {RUTHENIUM-BASED MATERIALS AND RUTHENIUM ALLOYS}Ruthenium-based materials and ruthenium alloys {RUTHENIUM-BASED MATERIALS AND RUTHENIUM ALLOYS}

본 발명은 루테늄계 재료 및/또는 루테늄 합금에 관한 것이며, 기상 증착 및 원자 층 증착에 이용되며, 이들로부터 제조 및/또는 형성되는 필름 및 층형 재료이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to ruthenium-based materials and / or ruthenium alloys, and is a film and layered material used and / or formed from vapor deposition and atomic layer deposition.

전자 및 반도체 부품은 계속적으로 증가하는 소비재 및 상업용 전자 제품, 통신 제품 및 데이타 교환 제품에 이용된다. 이들 소비재와 상업용 제품의 예로는 텔레비젼, 컴퓨터, 휴대폰, 무선호출기, 팜형(palm-type) 또는 휴대용 전자수첩(organizer), 휴대용 라디오, 카 스테레오, 또는 원격 제어기(remote controls)가 있다. 이들 소비재와 상업용 전자 제품에 대한 수요가 증가함에 따라, 소비자 및 사업을 위해 보다 작고 보다 휴대가능한 동일한 제품이 요구된다.Electronic and semiconductor components are used in ever-increasing consumer and commercial electronics, telecommunications and data exchange products. Examples of these consumer and commercial products are televisions, computers, cell phones, pagers, palm-type or portable organizers, portable radios, car stereos, or remote controls. As the demand for these consumer goods and commercial electronics increases, there is a need for the same smaller and more portable products for consumers and businesses.

이들 제품의 크기가 감소된 결과, 제품을 구성하는 부품 역시 보다 작고 및/또는 보다 얇게 되어야 한다. 크기가 감소되거나 축소될 필요가 있는 이들 부품의 예로는 마이크로칩 인터커넥션(interconnection), 반도체 칩 부품, 레지스터, 캐패 시터, 인쇄 회로 또는 배선 기판, 배선, 키보드, 터치 패드, 및 칩 패키징(packaging)이다.As a result of the reduced size of these products, the components that make up the product must also be smaller and / or thinner. Examples of these components that need to be reduced or reduced in size include microchip interconnections, semiconductor chip components, resistors, capacitors, printed circuits or wiring boards, wiring, keyboards, touch pads, and chip packaging. to be.

전자 및 반도체 부품의 크기가 감소되거나 축소될 때, 보다 큰 부품에 존재하는 몇몇의 결함은 축소된 부품에서 보다 확대될 것이다. 그러므로, 보다 큰 부품에 존재하거나 존재할 수 있는 결함들은 보다 작은 전자 제품을 위해 부품이 축소되기 전에 가능한 한 확인되고 교정되어야 한다.As the size of electronic and semiconductor parts is reduced or reduced, some of the defects present in the larger parts will be larger than in the reduced parts. Therefore, defects that may or may be present in larger parts should be identified and corrected as much as possible before the parts are reduced for smaller electronics.

전자 부품, 반도체 부품 및 통신 부품 내의 결함을 확인하고 교정하기 위해, 이용되는 부품, 재료 및 이들 부품을 제조하는 제조 프로세스는 분해되고 분석되어야 한다. 전자 부품, 반도체 부품 및 통신/데이타 교환 부품은 몇몇의 경우에 금속, 금속 합금, 세라믹, 무기 재료, 폴리머, 또는 유기 금속 재료와 같은 재료의 층들로 구성된다. 대부분 재료 층은 얇다(수십 옹스트롬 미만 치수의 두께). 재료 층의 품질을 개선하기 위해, 예를 들면 금속 또는 다른 화합물의 물리 기상 증착과 같은 층 형성 프로세스는 평가 되어야하고, 가능하다면 교정되고 개선되어야 한다.In order to identify and correct defects in electronic components, semiconductor components, and communication components, the components, materials used, and the manufacturing process for manufacturing these components must be disassembled and analyzed. Electronic components, semiconductor components and communication / data exchange components are in some cases composed of layers of materials such as metals, metal alloys, ceramics, inorganic materials, polymers, or organometallic materials. Most material layers are thin (thickness less than tens of angstroms). In order to improve the quality of the material layer, layer formation processes such as, for example, physical vapor deposition of metals or other compounds, should be evaluated, if possible, corrected and improved.

마이크로프로세서 속도의 요구가 증가하면서 알루미늄에서 구리계 인터커넥트로의 전이를 촉진시키며, 즉 회로의 전기 저항을 감소시킨다. 구리(Cu) 인터커넥트에서의 장애물 중 하나는 기판으로의 구리 확산이다. 통상적으로, TaN/Ta 또는 TaN/Ta 또는 TiN/Ti 이중 층 배리어 필름은 마이크로전자 회로 제조에서 구리 확산 배리어를 위해 이용된다. 이러한 배리어 설계의 결점들 중 하나는 Ta 또는 Ti상에 구리를 직류 전기도금할 수 없다는 점이다. 따라서, 구리-시드 필름이 물 리 증착(PVD)에 의해 배리어 필름상에 위치되어 구리 전자-화학 도금(ECP)을 용이하게 한다. 그러나, 인터커넥트에서의 피쳐 크기가 작아짐에 따라 배리어/구리-시드 층의 복합체 두께가 비아/트렌치 크기에 비해 상당히 두꺼워진다. 최근에, 루테늄은 구리가 PVD 구리 시드 층 없이 Ru 상에 직류 도금될 수 있기 때문에 전위 배리어 재료로서 판명되었다.The increasing demand for microprocessor speeds facilitates the transition from aluminum to copper-based interconnects, ie, reduces the electrical resistance of the circuit. One obstacle in copper (Cu) interconnects is copper diffusion to the substrate. Typically, TaN / Ta or TaN / Ta or TiN / Ti bilayer barrier films are used for copper diffusion barriers in microelectronic circuit fabrication. One of the drawbacks of this barrier design is the inability to direct-electroplate copper over Ta or Ti. Thus, a copper-seed film is placed on the barrier film by physical vapor deposition (PVD) to facilitate copper electro-chemical plating (ECP). However, as the feature size in the interconnects becomes smaller, the composite thickness of the barrier / copper-seed layer becomes significantly thicker than the via / trench size. Recently, ruthenium has proven to be a potential barrier material because copper can be plated on Ru without a PVD copper seed layer.

Ru이 매우 양호한 배리어 강도를 가지지만, 기판 층(Si 및 SiO2)에서의 부착성이 수용할 수 없을 정도로 열악함을 알 수 있다. 예를 들어, 루테늄은 152 Kcal/몰에 비해서 43 Kcal/몰의 Ru-O 결합 강도를 가지며; TiO는 168 Kcal/몰 또는 TaO는 198 Kcal/몰을 가진다. 부착성은 마이크로전자 인터커넥트에서 가장 중요한 요소들 중 하나이며 불완전하게 본딩된 인터페이스는 종종 장치 결함의 가능성을 증가시키기 때문이며, 특히 이러한 결함은 응력 및 전자이동의 결과이다. 과거에, Ru[1~3], Ru - RuO2 [4], 및 RuTiN -RuTiO[5]는 확산 배리어로 제안되어 왔다. 그러나 이러한 접근은 엄격한 부착 테스트에 의해 시도되지 않았다.Although Ru has a very good barrier strength, it can be seen that the adhesion in the substrate layers Si and SiO2 is unacceptably poor. For example, ruthenium has a Ru—O bond strength of 43 Kcal / mol relative to 152 Kcal / mol; TiO has 168 Kcal / mol or TaO has 198 Kcal / mol. Adhesion is one of the most important factors in microelectronic interconnects, and incompletely bonded interfaces often increase the likelihood of device defects, especially these defects are the result of stress and electron transfer. In the past, Ru [1-3], Ru-RuO 2 [4], and RuTiN-RuTiO [5] have been proposed as diffusion barriers. However, this approach was not attempted by rigorous adhesion tests.

따라서, 예외적인 배리어 강도가 주어지는 기상 증착 및 원자 층 증착(ALD) 기술에 이용될 수 있는 루테늄계 재료 및 루테늄계 합금 재료를 개발하는 것이 이상적일 것이다. 게다가, 이러한 루테늄계 재료 및 루테늄계 합금 재료는 이미 전술된것보다 더 양호한 부착성을 제공하며, 이는 보다 낮은 전기 저항성을 가질 것이며, 이는 구리와의 보다 양호한 화학 기계적 연마(CMP) 융화성을 제공하며, 이는 보다 낮은 입자 발생 및 보다 덜 방해적인 챔버 유지를 위해 제공될 것이다. 또 한, 루테늄계 재료 및/또는 루테늄계 합금 재료로부터 층형 재료 및 필름을 제조하는데 유리할 것이다.Therefore, it would be ideal to develop ruthenium-based materials and ruthenium-based alloy materials that can be used in vapor deposition and atomic layer deposition (ALD) techniques, given exceptional barrier strength. In addition, these ruthenium-based materials and ruthenium-based alloy materials provide better adhesion than previously described, which will have lower electrical resistance, which provides better chemical mechanical polishing (CMP) compatibility with copper. This will provide for lower particle generation and less disturbing chamber maintenance. It would also be advantageous to produce layered materials and films from ruthenium-based materials and / or ruthenium-based alloy materials.

도 1은 고온 롤링되고 어닐링된 (a) Ta 및 (b) Ti-5at.% Zr 합금의 선택적 마이크로그래프이며,1 is a selective micrograph of (a) Ta and (b) Ti-5at.% Zr alloys hot rolled and annealed,

도 2는 거친 입자 Ta(50㎛) 타겟을 이용하여 이온 금속 플라즈마(IMP) 챔버 내에 증착된 TaN 및 미세한 입자 Ti-5at%Zr(10㎛) 타겟을 이용하여 통상의 와이드바디(Widebody) 내에 증착된 TiZrN의 비아 스텝 커버지리의 SEM 이미지이며,2 is a TaN deposited in an ion metal plasma (IMP) chamber using a coarse particle Ta (50 μm) target and deposited in a conventional widebody using a fine particle Ti-5 at% Zr (10 μm) target. SEM image of via step coverage geography of TiZrN,

도 3은 (a) Si3N4 상의 Cu 및 (b) SiO2 상의 Ru에 대한 필름 두께의 함수로서의 응력 변화를 테이프 풀 테스트(tape-pull test)에 실패한 데이터 포인트를 스퀘어 도트(squre dot)로 도시한 그래프이며,FIG. 3 shows a square dot of data points for which (a) Cu on Si 3 N 4 and (b) Stress changes as a function of film thickness for Ru on SiO 2 failed the tape-pull test. Is a graph

도 4는 20 nm 두께의 (a) Ta 및 (b) TiZr 필름에 대한 기판 온도 함수에 대한 응력 변화의 그래프이며,4 is a graph of stress variation with substrate temperature function for (a) Ta and (b) TiZr films of 20 nm thickness,

도 5는 20nm-Ta/10nm-Ru/1㎛-Cu 및 20nm-TiZr/10nm-Ru/1㎛-Cu 필름 스택에 대한 기판 온도 함수에 대한 응력 변화를 나타내며, 스퀘어 도트는 테이프 풀 테스트에서의 실패한 데이터 포인트를 나타내며, 제 2 그래프에서는 실패한 데이터 포인트가 없는 그래프이며, FIG. 5 shows stress variation with substrate temperature function for 20 nm-Ta / 10 nm-Ru / 1 μm-Cu and 20 nm-TiZr / 10 nm-Ru / 1 μm-Cu film stacks, with square dots in a tape pull test Represents a failed data point, the second graph is a graph with no failed data points,

도 6은 루테늄 필름의 응력에 대한 온도의 효과를 도시한 도면이며,6 is a view showing the effect of temperature on the stress of the ruthenium film,

도 7은 1시간 동안 750℃에서 어닐링된 20nm-TaN/Cu 및 20nm-TiZrN/Cu 스택에 대한 SEM 단면 마이크로그래프이며,FIG. 7 is an SEM cross-sectional micrograph for 20 nm-TaN / Cu and 20 nm-TiZrN / Cu stacks annealed at 750 ° C. for 1 hour.

도 8은 1시간 및 5시간 동안 700℃에서 어닐링되는 (a) 27nm-TaN/Cu 및 (b) 20nm-TiZrN/Cu 스택에 대해서 RBS 스펙트라가 보호 Si3N4 및 Cu 층을 제거한 후에 행해진 RBS 프로파일을 도시한 도면이며,FIG. 8 shows RBS done after RBS spectra removes protective Si 3 N 4 and Cu layers for (a) 27 nm-TaN / Cu and (b) 20 nm-TiZrN / Cu stacks annealed at 700 ° C. for 1 and 5 hours Is a diagram showing a profile,

도 9는 (a) 1시간 동안 650℃에서 어닐링된 5nm-TiZrN/Cu 스택의 TEM 마이크로 구조 및 (b) 1시간 동안 550℃에서 어닐링된 25nm-TiZr/Cu 스택의 SEM 단면도이며,9 is a SEM cross-sectional view of (a) a TEM microstructure of a 5nm-TiZrN / Cu stack annealed at 650 ° C. for 1 hour and (b) a 25nm-TiZr / Cu stack annealed at 550 ° C. for 1 hour,

도 10은 1시간 동안 (a) 700℃ 및 (b) 750℃에서 어닐링된 5nm-Ru/Cu 스택의 SEM 단면도이며,10 is a SEM cross-sectional view of a 5 nm-Ru / Cu stack annealed at (a) 700 ° C. and (b) 750 ° C. for 1 hour,

도 11은 1시간 동안 각각 550 및 650℃에 영향을 받은 (a,b) TiZr/Ru/Cu 및 (c,d) TiZrN/R/Cu의 SEM 단면 마이크로 그래프이며,FIG. 11 is an SEM cross-sectional micrograph of (a, b) TiZr / Ru / Cu and (c, d) TiZrN / R / Cu affected at 550 and 650 ° C. for 1 hour, respectively.

도 12는 Ta, Ti, Ru, 및 Cu에 대한 필름 두께의 함수로서 전기 저항 변화를 도시한 도면이며,12 is a plot of electrical resistance change as a function of film thickness for Ta, Ti, Ru, and Cu,

도 13은 400℃에서 증착된 TaN 및 TiZrN 필름에 대한 증착력의 함수로서 저항 변화를 도시한 도면이다.FIG. 13 shows resistance change as a function of deposition force for TaN and TiZrN films deposited at 400 ° C. FIG.

발명의 목적의 요약Summary of the Invention

기상 증착 또는 원자 층 증착에서의 이용을 위한 합금이 본 명세서에 기재되 어 있으며 상기 합금은 원소 주기율표의 그룹 Ⅳ, Ⅴ 또는 Ⅵ으로부터 하나 이상의 원소 및 루테늄 또는 이의 조합을 포함한다.Alloys for use in vapor deposition or atomic layer deposition are described herein and the alloy includes one or more elements and ruthenium or combinations thereof from Groups IV, V or VI of the Periodic Table of the Elements.

또한, 층형 재료가 본 명세서에 기재되어 있으며, 루테늄계 재료 또는 루테늄계 합금을 포함하는 하나 이상의 층 및 원소 주기율표의 그룹 Ⅳ, Ⅴ 또는 Ⅵ으로부터 하나 이상의 원소를 포함하는 하나 이상의 층을 포함한다.Layered materials are also described herein and include one or more layers comprising ruthenium-based materials or ruthenium-based alloys and one or more layers comprising one or more elements from groups IV, V or VI of the Periodic Table of Elements.

기상 증착 또는 원자 층 증착 기술에 이용될 수 있는 루테늄계 재료 및 루테늄계 합금 재료가 제공되고 본 명세서에 기재될 것이다. 또한, 루테늄계 재료 및 루테늄계 합금 재료는 이미 전술된 것보다 양호한 부착성을 제공하며, 이들은 보다 낮은 전기 저항을 제공하며, 이는 구리와의 보다 양호한 화학 기계적 연마(CMP) 융화성을 제공하며, 이는 입자 발생을 감소시키며 그리고 보다 덜 방해적인 챔버 유지를 위해 제공될 것이며, 이는 비-질화 공정이기 때문이다. 게다가, 층형 재료가 본 명세서에 기재되며, 원소 주기율표의 그룹 Ⅳ, Ⅴ 또는 Ⅵ으로부터 하나 이상의 원소를 포함하는 하나 이상의 층 및 루테늄계 재료 또는 루테늄계 합금을 포함하는 하나 이상의 층을 포함한다.Ruthenium-based materials and ruthenium-based alloy materials that can be used in vapor deposition or atomic layer deposition techniques are provided and will be described herein. In addition, ruthenium-based materials and ruthenium-based alloy materials provide better adhesion than those already described, which provide lower electrical resistance, which provides better chemical mechanical polishing (CMP) compatibility with copper, This will provide for reduced particle generation and for less disturbing chamber maintenance since this is a non-nitridation process. In addition, layered materials are described herein and include one or more layers comprising one or more elements from Groups IV, V or VI of the Periodic Table of Elements and one or more layers comprising ruthenium-based materials or ruthenium-based alloys.

이전에 전술된 증착 기술에서 작용하며 전술된 목적을 충족시키는 것을 알 수 있는 루테늄계 재료 및 루테늄계 합금을 개발하면서, 다음의 원자 및 원자-분자: Ta-SiO2, Ti-SiO2, TiZr-SiO2, Ta-Ru, Ti-Ru, TiZr-Ru, Ta-Cu, Ti-Cu, Zr-Cu, 및 Ru-Cu 결합이 양호한 것을 알게 되었다. 이러한 정보를 이용하면서, 새로운 세트의 재료 및 합금이 Ⅳ, Ⅴ 또는 Ⅵ 그룹 원소 및 Ti-Ru, Zr-Ru, Hf-Ru, TiZr-Ru, V-Ru, Nb-Ru, Ta-Ru, Mo-Ru, W-Ru, 등과 같은 루테늄을 갖는 합금을 포함한다. 이러한 작용을 기초로 하여, 기상 증착 또는 원자 층 증착에 이용하기 위한 합금이 본 명세서에 기재되어 있으며, 원소 주기율표의 그룹 Ⅳ, Ⅴ 또는 Ⅵ로부터의 하나 이상의 원소 및 루테늄 또는 이의 조합을 포함한다. 게다가, 이러한 작용은 루테늄계 재료 또는 또는 루테늄계 합금을 포함하는 하나 이상의 층 및 원소 주기율표의 Ⅳ, Ⅴ 또는 Ⅵ 그룹으로부터 하나 이상의 원소 또는 이의 조합을 포함하는 층형 재료를 초래한다. 층형 재료는 구리, 구리 합금 또는 이의 조합을 포함하는 하나 이상의 부가 층을 포함할 수 있다.While developing ruthenium-based materials and ruthenium-based alloys that have previously been found to work in the above-described deposition techniques and meet the above-mentioned objectives, the following atoms and atom-molecules: Ta-SiO 2 , Ti-SiO 2 , TiZr- SiO 2 , Ta-Ru, Ti-Ru, TiZr-Ru, Ta-Cu, Ti-Cu, Zr-Cu, and Ru-Cu bonds were found to be good. Using this information, a new set of materials and alloys can be found in Group IV, V or VI elements and Ti-Ru, Zr-Ru, Hf-Ru, TiZr-Ru, V-Ru, Nb-Ru, Ta-Ru, Mo. Alloys with ruthenium such as -Ru, W-Ru, and the like. Based on this action, alloys for use in vapor deposition or atomic layer deposition are described herein and include one or more elements and ruthenium or combinations thereof from Groups IV, V or VI of the Periodic Table of Elements. In addition, this action results in a layered material comprising one or more elements or combinations thereof from the group IV, V or VI of the periodic table of elements and one or more layers comprising ruthenium-based materials or ruthenium-based alloys. The layered material may comprise one or more additional layers, including copper, copper alloys or combinations thereof.

본 발명의 실시예에서, 루테늄계 재료 또는 루테늄계 합금을 포함하는 하나 이상의 층 각각은 약 300Å 미만의 두께를 가진다. 다른 실시예에서, 루테늄계 재료 또는 루테늄계 합금을 포함하는 하나 이상의 층은 약 200 Å 미만의 두께를 가진다. 그리고 다른 실시예에서, 루테늄계 재료 또는 루테늄계 합금을 포함하는 하나 이상의 층은 약 150Å 미만의 두께를 가진다. 원소 주기율표 그룹 Ⅳ, Ⅴ 또는 Ⅵ로부터의 하나 이상의 원소를 포함하는 하나 이상의 층에 있어서 동일하며, 층 또는 층들은 약 300Å 미만의 두께, 약 200Å 두께 및/또는 약 150 Å 미만의 두께를 가질 수 있다.In an embodiment of the invention, each of the one or more layers comprising a ruthenium-based material or ruthenium-based alloy has a thickness of less than about 300 mm 3. In another embodiment, the one or more layers comprising ruthenium-based material or ruthenium-based alloys have a thickness of less than about 200 mm 3. And in another embodiment, the one or more layers comprising ruthenium-based material or ruthenium-based alloy have a thickness of less than about 150 mm 3. The same for one or more layers comprising one or more elements from the Periodic Table group IV, V or VI, the layer or layers may have a thickness of less than about 300 mm 3, a thickness of about 200 mm 3 and / or less than about 150 mm 3 .

루테늄 농도가 부착 및 Cu 도금 성능을 제어하도록 조절될 수 있다. TiZr 및 TiZrN이 이러한 형태의 응용분야에서 루테늄 및 루테늄계 합금의 우수함을 나타내도록 루테늄과 비교될 수 있다. 예를 들어, TiZr 및 TiZrN은 각각, 최고 550℃ 및 650℃까지에서 Cu 확산에 대해 양호한 배리어 강도를 보이며, Ru는 최고 700℃까지에서 매우 양호한 배리어 강도를 보인다. 대부분의 PVD 금속 필름은 압축 응력을 보이지만, 배리어-Cu 복합 필름은 신장되며, 이는 부착성을 약화시킨다. 반면, PVD TiZr은 낮은 신장 응력을 가지며 Cu가 증착되는 경우에 응력에서의 반전을 보이지 않는다. 특히, TiZr-Ru 합금은 배리어 응용분야에 있어서 매우 중요하며, 특히 양호한 부착성 및 직류 Cu 도금 성능을 나타낸다. 이중 층 배리어와는 별개로, TiZr-Ru 합금은 단일 증착 공정에서 필름의 준비를 허용한다.Ruthenium concentration can be adjusted to control adhesion and Cu plating performance. TiZr and TiZrN can be compared to ruthenium to show the superiority of ruthenium and ruthenium based alloys in this type of application. For example, TiZr and TiZrN show good barrier strength for Cu diffusion up to 550 ° C. and 650 ° C., respectively, and Ru shows very good barrier strength up to 700 ° C. Most PVD metal films show compressive stress, but the barrier-Cu composite film is stretched, which weakens adhesion. On the other hand, PVD TiZr has low elongation stress and shows no inversion in stress when Cu is deposited. In particular, TiZr-Ru alloys are very important for barrier applications and exhibit particularly good adhesion and direct current Cu plating performance. Apart from the double layer barrier, the TiZr-Ru alloy allows for the preparation of the film in a single deposition process.

본 명세서에 기재된 합금 및 재료는 스퍼터링 타겟를 형성하는데 이용될 수 있으며, 본 발명의 이러한 타겟은 PVD공정에 이용되는 도구 및 응용예에 따라서 달라지는 임의의 적합한 형상 및 크기를 포함할 수 있다. 본 발명의 스퍼터링 타겟은 표면 재료 및 코어 재료도 포함하며, 표면 재료는 코어 재료에 연결된다. 표면 재료는 때맞춰 임의의 측정가능한 포인트에서 에너지 공급원에 노출되는 타겟의 일부분이며, 표면 코팅으로서 바람직한 원자를 생성시키도록 의도되는 전체 타겟 재료의 일부분이기도 하다. 본 명세서에 이용된 바와 같이, "연결"이라는 용어는 재료 및 부품으로 이루어진 두 부분의 물리적인 부착 (중간의 접착성, 부착 재료) 또는, 예를 들면 공유 결합, 및 이온 결합, 및 반데르 발스와 같은 비 결합력, 정전기, 쿨롱, 수소 결합 및/또는 자기적인 인력과 같은 결합력을 포함하는 재료 또는 부품으로 이루어진 두 부분 사이에서의 물리적 및/또는 화학적인 인력(attraction)을 의미한다. 표면 재료 및 코어 재료는 일반적으로 동일한 원소의 구성 또는 화학적인 조성/성분을 포함할 수 있으며, 또는 표면 재료의 화학적인 조성 및 원소의 구성은 코어 배면 재료의 원소의 구성 및 조성과 다르게 변경 또는 수정될 수도 있다. 대부분의 실시예에서, 표면 재료 및 코어 재료는 동일한 원소의 구성 및 화학적인 조성을 포함한다. 그러나, 타겟의 유용한 유효 수명이 끝나는 때를 탐지하는 것이 중요할 수 있으며 또는 재료의 혼합 층을 증착시키는 것이 중요할 수 있는 실시예에서, 표면 재료 및 코어 재료는 다른 원소의 구성 또는 화학적인 조성을 포함하도록 맞춰질 수 있다.The alloys and materials described herein may be used to form sputtering targets, and such targets of the present invention may include any suitable shape and size that depends on the tools and applications used in the PVD process. The sputtering target of the present invention also includes a surface material and a core material, the surface material being connected to the core material. The surface material is in part a portion of the target that is exposed to the energy source at any measurable point in time, and is also the portion of the total target material intended to produce the desired atoms as the surface coating. As used herein, the term "connection" refers to the physical attachment (intermediate adhesion, adhesion material) of two parts consisting of a material and a component, or covalent bonds, and ionic bonds, and van der Waals, for example. By physical and / or chemical attraction between two parts consisting of a material or part comprising a non-bonding force, such as non-bonding force, electrostatic, coulomb, hydrogen bonding, and / or magnetic attraction. The surface material and core material may generally comprise a composition or chemical composition / component of the same element, or the chemical composition and composition of the surface material may be altered or modified differently from the composition and composition of the elements of the core backing material. May be In most embodiments, the surface material and core material comprise the same elemental and chemical composition. However, in embodiments where it may be important to detect when the useful useful life of the target has ended, or in which it may be important to deposit a mixed layer of material, the surface material and core material include a composition or chemical composition of other elements. Can be tailored to

코어 재료는 표면 재료를 위한 지지부를 제공하도록 그리고 가능하다면 스퍼터링 공정에서의 추가적인 원자 또는 타겟의 유효 수명이 언제 다하는지에 관한 정보를 제공하도록 디자인된다. 예를들어, 코어 재료가 원래의 타겟 표면 재료와는 다른 재료를 포함하고 품질 제어 장치가 타겟과 웨이퍼 사이의 공간 내의 코어 재료 원자의 존재를 탐지한 경우에, 타겟을 제거 및 재장착하거나 폐기할 필요가 있는데, 이는 현재의 표면/웨이퍼 층 상에 바람직하지 못한 재료가 증착됨으로써 금속 코팅의 원소 순도 및 화학적 완전성(integrity)이 손상될 수 있기 때문이다. 코어 재료는 허니웰 인터내셔날 사(Honeywell International, Inc)에 의해 공동 소유되며, 본원에 전체가 참조되는 PCT 출원 번호: PCT/US02/06146 및 미국 특허 출원 번호: 10/672690 호에 기재된 바와 같이, 거시규모 변형 또는 마이크로딤플(microdimple)을 포함하지 않는 스퍼터링 카겟의 일부분이기도 하다. 다시 말해, 코어 재료는 일반적으로 구조 및 형태 면에서 균일하다.The core material is designed to provide support for the surface material and, if possible, to provide information about when the useful life of additional atoms or targets in the sputtering process is reached. For example, if the core material comprises a material different from the original target surface material and the quality control detects the presence of core material atoms in the space between the target and the wafer, the target may be removed and remounted or discarded. There is a need, because undesired material deposits on current surface / wafer layers may compromise the elemental purity and chemical integrity of the metal coating. The core material is co-owned by Honeywell International, Inc. and as described in PCT Application No. PCT / US02 / 06146 and US Patent Application No. 10/672690, which are incorporated herein by reference in their entirety. It is also part of a sputtering carget that does not contain scale variations or microdimples. In other words, the core material is generally uniform in structure and form.

일반적으로, 스퍼터링 타겟은 a) 스퍼터링 타겟으로 확실하게 형성될 수 있고; b) 에너지원에 의해 충격(bombord)이 가해질 때 타겟으로 부터 스퍼터링될 수 있고; 및 c) 웨이퍼 또는 표면상에 최종 층 또는 전구체 층을 형성하는데 적합한, 어떠한 재료도 포함할 수 있을 것이다. 적절한 스퍼터링 타겟을 제조할 수 있는 예상 가능한 재료는 금속, 금속 합금, 전도성 폴리머, 전도성 복합 재료, 전도성 단위체, 유전체 재료, 하드마스크(hard mask) 재료 및 그 밖의 적절한 스퍼터링 재료이다. 본원에서 이용된 바와 같이, "금속" 이라는 용어는 실리콘 및 게르마늄과 같이 금속과 같은 특성을 갖는 원소들과 함께, 원소의 주기율표의 d-블록(d-block) 및 f-블록(f-block)에 있는 원소를 의미한다. 본원에서 이용된 바와 같이, "d-블록" 이라는 용어는 원소의 핵을 둘러싸고 있는 3d, 4d, 5d, 및 6d 오비탈을 채우는 전자를 갖는 원소들을 의미한다. 본원에서 이용된 바와 같이, "f-블록" 이라는 용어는 원소의 핵을 둘러싸고 있는 4f 및 5f 오비탈을 채우는 전자를 갖는 원소를 의미하며 란탄족 및 악티늄족을 포함한다. 예상 가능한 금속은 티타늄, 실리콘, 코발트, 구리, 니켈, 철, 아연, 바나듐, 지르코늄, 알루미늄 및 알루미늄계 재료, 탄탈륨, 니오븀, 주석, 크롬, 백금, 팔라듐, 금, 은, 텅스텐, 몰리브덴, 세륨, 프로메튬, 토륨 또는 이의 조합을 포함한다. "이의 조합"이라는 용어는 크롬 및 알루미늄 불순물을 갖는 구리 스퍼터링 타겟과 같은 일부 스퍼터링 타겟에서의 금속 불순물이 있을 수 있음을 의미하는데 이용되거나, 합금, 붕소화물, 탄화물, 플루오르화물, 질화물, 규화물, 산화물 등을 포함하는 타겟과 같은 스퍼터링 타겟을 구성하는 다른 재료 및 금속의 계획된 조합이 있을 수 있음을 의미하는데 이용되었음을 이해해야 한다.In general, the sputtering target can be reliably formed as a) a sputtering target; b) sputtered from the target when bombarded by an energy source; And c) any material suitable for forming a final layer or precursor layer on a wafer or surface. Probable materials from which suitable sputtering targets can be made are metals, metal alloys, conductive polymers, conductive composites, conductive units, dielectric materials, hard mask materials and other suitable sputtering materials. As used herein, the term "metal" refers to the d-block and f-block of the periodic table of the elements, along with elements that have properties such as metal, such as silicon and germanium. Means an element in. As used herein, the term "d-block" refers to elements with electrons filling the 3d, 4d, 5d, and 6d orbitals surrounding the nucleus of the element. As used herein, the term "f-block" refers to an element having electrons filling the 4f and 5f orbitals surrounding the nucleus of the element and includes lanthanides and actinides. Possible metals include titanium, silicon, cobalt, copper, nickel, iron, zinc, vanadium, zirconium, aluminum and aluminum based materials, tantalum, niobium, tin, chromium, platinum, palladium, gold, silver, tungsten, molybdenum, cerium, Promethium, thorium or combinations thereof. The term “combination thereof” is used to mean that there may be metal impurities in some sputtering targets, such as copper sputtering targets with chromium and aluminum impurities, or alloys, borides, carbides, fluorides, nitrides, silicides, oxides, etc. It should be understood that it may be used to mean that there may be a planned combination of metals and other materials that make up the sputtering target, such as a target comprising.

본원에서 설명된 타겟으로부터 원자의 스퍼터링에 의해서 제조된 박막 또는 필름은 다른 금속 층, 기판 층, 유전체 층, 하드마스크 또는 식각 멈춤 층, 포토리소그래피 층, 무 반사 층 등을 포함하는 임의의 수의 또는 임의의 밀도의 층 상에 형성될 수 있다. 일부 바람직한 실시예에서, 유전체 층은 허니웰 인터내셔날 사(Honeywell International, Inc)에 의해 고려되었고, 제조되었거나, 설명된 유전체 재료를 포함할 수도 있다. 그러한 유전체 재료의 예를 들면, a) 플레어(FLARE)(폴리(아릴렌 에테르)), 예를들면 미국 특허 제 5,959,157, 제 5,986,045 호, 제 6,124,421 호, 제 6,156,812 호, 제 6,172,128 호, 제 6,171,687 호, 제 6,214,746 호, 및 계류중인 출원 09/197,478, 09/538,276, 09/544,504, 09/741,634, 09/651,396, 09/545,508, 09/587,851, 09/618,945, 09/619,237, 09/792,606 호에 설명된 화합물들 b) 계류중인 출원 09/545,058; 2001년 10월 17일에 출원된 PCT/US01/22204; 2001년 12월 31일에 출원된 PCT/US01/50182; 2001년 12월 31일에 출원된 60/345,374; 2002년 1월 8일에 출원된 60/347,195; 및 2002년 1월 15일에 출원된 60/350,187 에 기재된 아다만탄(adamantane)계 재료 c) 본 출원인에게 양도된 미국 특허 제 5,115,082 호; 제 5,986,045 호; 및 제 6,143,855 호; 및 본 출원인에게 양도된 국제 특허 출원 2001년 4월 26일에 공개된 국제공개공보 WO 01/29052; 및 2001년 4월 26일에 공개된 WO 01/29141; 및 d) 특허 허여된 미국 특허 제 6,022,812 호, 제 6,037,275 호, 제 6,042,994 호, 제 6,048,804 호, 제 6,090,448 호, 제 6,126,733 호, 제 6,140,254 호, 제 6,204,202 호, 제 6,208,014 호, 및 계류중인 출원 09/046,474, 09/046,473, 09/111,084, 09/360,131, 09/378,705, 09/234,609, 09/379,866, 09/141,287, 09/379,484, 09/392,413, 09/549,659, 09/488,075, 09/566,287, 및 09/214,219 호에 기재된 화합물과 같은 실리카계 화합물 및 나노 기공 실리카 재료, 및 e) Honeywell HOSP® 유기실록산을 포함한다.A thin film or film made by sputtering of atoms from a target described herein can be any number of or including other metal layers, substrate layers, dielectric layers, hardmask or etch stop layers, photolithography layers, antireflective layers, or the like. It can be formed on a layer of any density. In some preferred embodiments, the dielectric layer may include a dielectric material that has been considered, manufactured, or described by Honeywell International, Inc. Examples of such dielectric materials include: a) FLARE (poly (arylene ether)), for example US Pat. Nos. 5,959,157, 5,986,045, 6,124,421, 6,156,812, 6,172,128, 6,171,687 , 6,214,746, and pending applications 09 / 197,478, 09 / 538,276, 09 / 544,504, 09 / 741,634, 09 / 651,396, 09 / 545,508, 09 / 587,851, 09 / 618,945, 09 / 619,237, 09 / 792,606 Compounds described b) pending application 09 / 545,058; PCT / US01 / 22204, filed October 17, 2001; PCT / US01 / 50182, filed December 31, 2001; 60 / 345,374, filed December 31, 2001; 60 / 347,195, filed January 8, 2002; And adamantane based materials described in 60 / 350,187, filed Jan. 15, 2002 c) US Patent No. 5,115,082 assigned to the applicant; 5,986,045; And 6,143,855; And International Patent Application WO 01/29052, published April 26, 2001, assigned to Applicant; And WO 01/29141, published April 26, 2001; And d) US Pat. Nos. 6,022,812, 6,037,275, 6,042,994, 6,048,804, 6,090,448, 6,126,733, 6,140,254, 6,204,202, 6,208,014, and pending applications 09/06. 046,474, 09 / 046,473, 09 / 111,084, 09 / 360,131, 09 / 378,705, 09 / 234,609, 09 / 379,866, 09 / 141,287, 09 / 379,484, 09 / 392,413, 09 / 549,659, 09 / 488,075, 09 / 566,287, And silica based compounds and nanoporous silica materials, such as the compounds described in 09 / 214,219, and e) Honeywell HOSP® organosiloxanes.

웨이퍼 또는 기판은 임의의 바람직한 대체적으로 고체인 재료를 포함할 수 있다. 특히 바람직한 기판은 필름, 유리, 세라믹, 플라스틱, 금속 또는 코팅된 금속, 또는 복합체 재료를 포함할 것이다. 일부 실시예에서, 상기 기판은: 실리콘 또는 게르마늄 비소 다이(die) 또는 웨이퍼 표면, 구리, 은, 니켈, 또는 금 도금된 리드프레임(leadframe)에서 찾아볼 수 있는 것과 같은 패키징 표면, 회로 기판 또는 패키지 인터커넥션 트레이스에서 찾아볼 수 있는 것과 같은 구리 표면, 비아-벽 또는 보강재 경계면 ("구리"는 순수 구리, 구리 합금 및 산화물을 포함한다), 폴리이미드(polyimide)계 플렉스(flex) 패키지에서 찾아볼 수 있는 것과 같은 보드 경계면 또는 폴리머계 패키징, 납 또는 다른 금속 합금 땜납 볼(ball)표면; 유리 및 폴리이미드와 같은 폴리머를 포함한다. 보다 바람직한 실시예에서, 기판은 실리콘, 구리, 유리 또는 폴리머와 같이 패키징 및 회로 기판 산업에서 일반적인(common) 재료를 포함한다. 기판층을 포함하는 하나의 재료 층은 전술한 기판 재료를 포함할 수 있다. 기판 층을 포함하는 또 다른 재료 층은 폴리머, 단위체, 유기 화합물, 무기 화합물, 유기 금속화합물로 이루어진 층들, 연속적인 층들 및 나노기공 층들을 포함할 수도 있다.The wafer or substrate may comprise any desired generally solid material. Particularly preferred substrates will include films, glass, ceramics, plastics, metals or coated metals, or composite materials. In some embodiments, the substrate is: a packaging surface, circuit board or package, such as that found on silicon or germanium arsenic die or wafer surfaces, copper, silver, nickel, or gold plated leadframes. Copper surfaces, via-walls or stiffener interfaces ("copper" includes pure copper, copper alloys and oxides), such as those found in interconnect traces, found in polyimide-based flex packages Board interface or polymer based packaging, lead or other metal alloy solder ball surfaces such as those that may be present; Polymers such as glass and polyimide. In a more preferred embodiment, the substrate comprises materials common in the packaging and circuit board industry, such as silicon, copper, glass or polymers. One material layer comprising the substrate layer may comprise the substrate material described above. Another material layer comprising a substrate layer may comprise polymers, units, organic compounds, inorganic compounds, layers of organometallic compounds, continuous layers and nanoporous layers.

기판 층은 또한 연속적인 재료 대신 나노기공 재료가 바람직한 경우에 다수의 공극을 또한 포함할 수도 있다. 공극은 통상적으로 구형이지만, 그 대신에 또는 추가적으로 관형, 층상형, 원반형 또는 다른 형태를 포함하는 임의의한 적절한 형상도 가질 수 있다. 공극은 임의의 적절한 직경도 가질 수 있다. 공극들의 적어도 일부가 인접 공극들과 연결되어 상당한 크기의 서로 연결된 또는 "개방된" 공동을 가지는 구조를 생성할 수 있을 것이다. 공극은 바람직하게는 1 ㎛ 미만의 평균 직경을 가지며, 보다 바람직하게는 100 ㎚ 미만의 평균 직경을 가지며, 보다 더 바람직하게는 10 ㎚ 미만의 평균 직경을 갖는다. 공극은 기판 층 안에 균일하게 또는 불규칙적으로 분산될 수도 있을 것이다. 바람직한 실시예에서, 공극은 기판 층 안에 균일하게 분산된다.The substrate layer may also include multiple voids where nanoporous material is desired instead of continuous material. The voids are typically spherical but may instead or in addition have any suitable shape including tubular, layered, discoid or other shapes. The voids can also have any suitable diameter. At least some of the pores may be connected with adjacent pores to create a structure having significant sizes of interconnected or “opened” cavities. The voids preferably have an average diameter of less than 1 μm, more preferably an average diameter of less than 100 nm, even more preferably an average diameter of less than 10 nm. The voids may be uniformly or irregularly dispersed in the substrate layer. In a preferred embodiment, the voids are uniformly dispersed in the substrate layer.

제공된 표면은 본 명세서에 기재된 바와 같이, 웨이퍼, 기판, 유전체 재료, 하드마스크 층, 다른 금속, 금속 합금 또는 금속 복합체 층, 무 반사 층 또는 임의의 다른 적합한 층형 재료를 포함하는 임의의 적합한 표면으로 예상된다. 표면 상에 제조되는 코팅, 층 또는 필름은 하나의 원자 또는 분자 두께(1 나노미터 미만)에서 밀리미터 두께 범위를 가지는 임의의 적합하거나 바람직한 두께를 가질 수도 있다.The provided surface is expected to be any suitable surface, including a wafer, substrate, dielectric material, hardmask layer, other metal, metal alloy or metal composite layer, antireflective layer, or any other suitable layered material, as described herein. do. The coating, layer or film produced on the surface may have any suitable or desired thickness having a range of millimeter thicknesses from one atomic or molecular thickness (less than 1 nanometer).

본 명세서에 기재된 루테늄계 합금 및 재료 및 관련 스퍼터링 타겟 및 증착 원은 제조, 형성 또는 그 반대 전자, 반도체 및 통신/데이터 전달 부품을 변경하는 임의의 공정 또는 제조 디자인으로 통합될 수 있다. 본 명세서에 예상된 바와 같은 전자, 반도체 및 통신 부품은 일반적으로 전자계, 반도체계 또는 통신계 제품으로 이용될 수 있는 임의의 층형 부품을 포함하는 것으로 생각된다. 예상된 부품은 마이크로 칩, 회로 보드, 칩 패키징, 분리기 시트(separator sheet), 회로 보드, 인쇄 배선 보드, 터치 패드, 웨이브 가이드, 광 섬유 및 광 전달의 유전체 부품 및 음파 전달 부품(acoustic-wave-transport), 이중 다마신 공정을 이용하거나 도입하는 임의의 재료 및 캐패시터, 인덕터, 및 레지스터와 같은 회로 보드의 다른 부품을 포함한다.The ruthenium-based alloys and materials and associated sputtering targets and deposition sources described herein may be incorporated into any process or manufacturing design that alters manufacturing, forming, or vice versa electronic, semiconductor, and communication / data transfer components. Electronic, semiconductor and communication components as expected herein are generally considered to include any layered component that can be used as an electronic, semiconductor or communication based product. Expected components include microchips, circuit boards, chip packaging, separator sheets, circuit boards, printed wiring boards, touch pads, waveguides, dielectric components for optical fibers and optical transmission, and acoustic-wave transmission components. transport), any material that utilizes or introduces a dual damascene process and other components of the circuit board such as capacitors, inductors, and resistors.

전자계, 반도체계 및 통신계/데이터 전달계 제품이 다른 소비자에 의해 또는 산업에 이용될 준비가 된다는 의미에서 "완성"될 수 있다. 완성된 소비재의 실시예는 텔레비젼, 컴퓨터, 휴대 전화, 무선 호출기, 팜형 오거나이저(organizer), 휴대용 라디오, 카 스테레오, 또는 원격 제어기이다. 또한 본 발명의 예상되는 실시예는 회로 보드, 칩 패키지, 및 키보드와 같은 "중간재" 제품이다.Electronic, semiconductor and communication / data delivery products may be "finished" in the sense that they are ready for use by other consumers or in industry. Examples of completed consumer goods are televisions, computers, cell phones, pagers, palm organizers, portable radios, car stereos, or remote controls. Also anticipated embodiments of the present invention are "intermediate" products such as circuit boards, chip packages, and keyboards.

전자, 반도체 및 통신/데이터 전달 제품은 개념론적 모델에서 실물 크기를 위해 최종 확대(scale-up)의 임의의 전개 단계에서, 원형 부품을 포함할 수도 있다. 원형은 완성된 제품 내에 계획된 실제 부품 모두를 포함하거나 포함하지 않을 수 있으며, 원형은 초기에 실험되면서 다른 부품상에 미치는 초기 효과를 무효로 하기 위해서 복합체 재료로 구성되는 일부 부품을 가질 수 있다.Electronic, semiconductor, and communication / data delivery products may include circular components at any stage of deployment of the final scale-up for life-size in a conceptual model. The prototype may or may not include all of the actual components planned in the finished product, and the prototype may have some components composed of composite materials to negate the initial effects on other components while initially tested.

이러한 연구에 이용되는 타겟 재료는 허니웰 3N 급 Ti-5at.%Zr 합금(이후, TiZr로서 디자인됨)(US 특허 공보 2003/0132123), 3N5 급 Ta, 및 3N5 급 Ru이다. TiZr 및 Ta 타겟은 고온 롤링되는 금속 시트로 형성된다. 5 원자% Zr의 Ti 첨가는 평균 입자 크기가 10㎛ 미만인 마이크로구조를 제조한다. 고온 롤링된 Ta의 입자 크기는 30 내지 50 ㎛의 범위이다. 도 1은 Ta 및 TiZr 합금의 광 마이크로그래프를 도시하고 있다. Ti 및 Zr은 주기율표에서 동일 그룹 내에 있으며 전체 구성 범위에서의 완전한 혼화성을 갖는 고용체를 제조한다. Ru 타겟은 최종 진공 고온 처리에 의해 수반되는 분말 야금학을 통해 제조된다. 완성된 타겟의 평균 입자 크기는 85㎛ 이하이다.Target materials used in this study are Honeywell 3N grade Ti-5at.% Zr alloy (hereafter designed as TiZr) (US Patent Publication 2003/0132123), 3N5 grade Ta, and 3N5 grade Ru. TiZr and Ta targets are formed from a metal sheet that is hot rolled. Ti addition of 5 atomic% Zr produces microstructures with an average particle size of less than 10 μm. The particle size of the hot rolled Ta is in the range of 30-50 μm. 1 shows an optical micrograph of Ta and TiZr alloys. Ti and Zr are in the same group in the periodic table and produce solid solutions with full miscibility in the entire composition range. Ru targets are manufactured through powder metallurgy, which is accompanied by a final vacuum high temperature treatment. The average particle size of the finished target is 85 μm or less.

질화물 필름은 금속, 질화물, 및 구리의 일렬 증착을 허용하는 어플라이드 머티어리얼즈(Applied Materials) P5500 Endura® 시스템 내의 반응성 물리 기상 증착(PVD)에 의해 제조된다. 필름은 200nm 웨이퍼 상에서 제조된다. 특정 증착 상태가 데이터를 이용하여 해결된다. 일부 Ru 필름은 직류 도금 성능을 증명하며 완전한 부착 강도를 평가하기 위해서 Cu를 이용하여 전기화학적으로 도금된다. Cu 확산 연구를 위해 이용되는 표본에 있어서, 최종 캐핑(capping)이 PVD TaN을 이용하여 도포되거나 화학 기상 증착된(CVD)Si3N4를 이용하여 도포되어 열 처리 중에 산화로부터 구리 필름을 보호한다.Nitride films are made by reactive physical vapor deposition (PVD) in an Applied Materials P5500 Endura® system that allows for in-line deposition of metals, nitrides, and copper. The film is made on a 200 nm wafer. Specific deposition conditions are solved using data. Some Ru films are electrochemically plated using Cu to demonstrate the galvanizing performance and to evaluate the complete bond strength. In specimens used for Cu diffusion studies, the final capping was applied using PVD TaN or chemical vapor deposition (CVD) Si 3 N 4 to protect the copper film from oxidation during heat treatment. .

러더포트 후방산란 분광기(Rutherford backscattering spectroscopy; RBS) 및 주사 전자 현미경(SEM)이 사용되어 Cu 확산의 범위를 결정한다. 투과 전자 현미경(TEM)이 필름 마이크로구조를 검사하기 위해서 실행된다. 플렉서스 강도 게이지(Flexus strength gauge)가 이용되어 필름 응력을 측정한다. 부착 강도는 다음 ASTM 표준 테이프 테스트 방법(ASTM Standard Tape Test Method)[8]으로 평가되며 SEM 단면 조사에 의해 평가된다. 상기 SEM 단면 조사 방법은 부착 강도를 평가하고 Cu 확산의 범위를 결정하는데 있어 가장 엄격하며 정확한 방법으로 발견되었다. 웨이퍼가 SEM 조사에 있어서 틈이 생기는 경우에, 탈결합(de-bonding)이 발생하며 경계면이 약한 경우에 그러하다. 이는 심지어 테이프 테스트가 약하게 결합된 경계면을 확인하는데 실패할지라도 SEM으로 명백하게 보인다. 필름 시트 저항(RS)이 CDE ResMap 4-포인트 전자-탐침을 이용하여 측정된다. 체적 전기 저항(ρ)이 ρ=RSt 식으로 검측됨으로써 주어지며, 여기서 "t"는 필름 두께이다. 필름 두께는 필름 중량 및 특정 중력, 및 SEM 단면 방법에 의해 잘 검측된 증착률로부터 달성된다.Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) and scanning electron microscopy (SEM) are used to determine the extent of Cu diffusion. Transmission electron microscopy (TEM) is performed to examine the film microstructure. Flexus strength gauge is used to measure film stress. Bond strength is evaluated by the following ASTM Standard Tape Test Method [8] and evaluated by SEM cross-sectional examination. The SEM cross-sectional investigation method was found to be the most rigorous and accurate method for evaluating bond strength and determining the extent of Cu diffusion. If the wafer is cracked in SEM irradiation, de-bonding occurs and the interface is weak. This is evident in the SEM even if the tape test fails to identify weakly bound interfaces. Film sheet resistance (R S ) is measured using a CDE ResMap 4-point electron-probe. The volumetric electrical resistance ρ is given by detection in the formula ρ = R S t, where “t” is the film thickness. Film thickness is achieved from film weight and specific gravity, and deposition rates well detected by SEM cross-sectional methods.

결과 및 검토Results and review

스퍼터링Sputtering 타겟target

고온 롤링된 Ti-5at%Zr 합금의 비커스 경도 값(Vicker hardness value)은 약 210 ksi(1.45 GPa)이며, 이는 Ta의 값(Hv=85 ksi 또는 0.59 GPa)보다 거의 세배이다. 두 개의 금속에 있어서 200℃에서 24 시간 동안 열적 어닐링된 후 어떠한 현저한 경도 변화도 없다. 0.2% 항복 강도가 TiZr 및 Ta에 있어서 각각 68 및 33 ksi의 범위를 가진다. TiZr 합금의 개선된 강도가 입자 크기의 관련 미세화(refinement) 및 큰 Zr 원자의 추가에 의해 달성되는 고용 경화(solution hardening)에 기인한다.The Vickers hardness value of the hot rolled Ti-5at% Zr alloy is about 210 ksi (1.45 GPa), which is almost three times the value of Ta (Hv = 85 ksi or 0.59 GPa). For both metals there is no significant hardness change after thermal anneal at 200 ° C. for 24 hours. The 0.2% yield strength ranges from 68 and 33 ksi for TiZr and Ta, respectively. The improved strength of the TiZr alloy is due to the solution hardening achieved by the relevant refinement of the particle size and the addition of large Zr atoms.

타겟의 열적 안정 및 기계적 강도는 특히, 자체-이온화-플라즈마(SIP) 시스 템[13]을 장기적으로 적용(in long throw)함에 따라 고 전력 작동을 요구하는 응용분야에 있어서 중요하다. 게다가, 우수한 기계적 강도, TiZr은 비용이 낮으며, 중량이 가볍고, 처리하기에 용이하며, 균일한 구조를 제조하기에 용이하며, 고순도로 이용가능하며, 그리고 공급 체인에서의 위험이 적다. 조밀육방정구조(Hexagonal close packed; h.c.p) TiZr은 균일한 결정 구조를 생성하여 따라서 불균일한 결정 구조와 관련된 증착률에서의 변경이 관찰되지 않는다. 반면에, 단조된 Ta는 종종 대단히 조직적이거나 줄무늬 모양(banded) 타겟 및 용인할 수 없는 필름 균일성을 생성하는 것으로 알려져 있다[14]. 이는 주로 b.c.c. 슬립계이기 때문이다. Ta는 어닐링 후 줄무늬 모양(banded) 또는 조직적인 마이크로구조를 야기하는 생주조(as-cast) 결정의 지속적인 잔재를 남기는 경향이 있다.The thermal stability and mechanical strength of the targets are particularly important for applications requiring high power operation, as long as the self-ionization-plasma (SIP) system [13] is in long throw. In addition, the excellent mechanical strength, TiZr is low in cost, light in weight, easy to handle, easy to manufacture uniform structures, is available in high purity, and low in the supply chain. Hexagonal close packed (h.c.p) TiZr produces a uniform crystal structure and therefore no change in deposition rate associated with non-uniform crystal structure is observed. Forged Ta, on the other hand, is often known to produce highly textured or banded targets and unacceptable film uniformity [14]. This is mainly done by b.c.c. This is because it is a slip system. Ta tends to leave a persistent remnant of as-cast crystals that cause banded or tissue microstructures after annealing.

증착 성능Deposition performance

결정 크기의 미세화는 특히 중요하며, 이는 타겟 결정 크기가 기계적 강도와 증착 수율 및 스텝 커버리지에 영향을 미치기 때문이다. 도 2는 4.3 종횡비(AR)을 갖는 0.4㎛ 바이어스에 대한 TaN 스텝 커버리지와 AR이 5인 0.16㎛ 바이어스에 대한 TiZrN 스텝 커버리지를 비교한다. TaN은 상대적으로, 14 mT에서 4 kW 전력(25 sccm Ar, 28 sccm N2)을 이용하여 이온 금속 플라즈마(IMP) 내의 질소를 가지고 증착된다. TiZrN 필름은 상대적으로, 4.3 mT에서 6.5 kW 전력(55 sccm Ar, 75 sccm N2)을 이용하여 통상의 와이드바디 챔버 내에서 증착된다. 보다 작은 결정 크기의 TiZr 타겟은 통상의 증착 방법 및 보다 작은 비아 구조에도, 증착된 필름의 총 두 께와 관련하여 측벽 커버리지와 비교해 보다 뚜렷하게 양호한 스텝 커버리지를 전달하는 것이 명백하다. 보다 미세한 결정 타겟은 스퍼터링된 원자 빔에 대한 개선된 조준(collimation)으로 인해 보다 긴 타겟 수명을 나타낸다[15,16]. 물리적인 원리는 홈이 형성된 결정 경계로부터 스퍼터링된 원자가 평탄한 결정 표면으로부터 스퍼터링된 원자보다 더 포커싱되며, 조준된 비임 일부는 결정 크기를 세분화하거나 결정 경계 그루브를 더 도입함으로써 증가한다는 사실을 기초로 한다. 포커싱된 원자 비임이 오프-노멀(off-normal) 비임을 덜 가지기 때문에, 증착 수율 및 스텝 커버리지가 개선된다. 동시에, 감소한 측벽 증착률은 쉴드 라이프(shield life)를 연장하며 챔버 보수를 덜 빈번하게 한다.Refinement of the crystal size is particularly important because the target crystal size affects mechanical strength, deposition yield and step coverage. 2 compares the TaN step coverage for a 0.4 μm bias with 4.3 aspect ratio (AR) and the TiZrN step coverage for a 0.16 μm bias with an AR of 5. FIG. TaN is relatively deposited with nitrogen in the ion metal plasma (IMP) using 4 kW power (25 sccm Ar, 28 sccm N 2 ) at 14 mT. TiZrN films are relatively deposited in conventional widebody chambers using 6.5 kW power (55 sccm Ar, 75 sccm N 2 ) at 4.3 mT. It is evident that TiZr targets of smaller crystal size deliver even more pronounced better step coverage compared to sidewall coverage with respect to the total thickness of the deposited film, even with conventional deposition methods and smaller via structures. Finer crystal targets show longer target life due to improved collimation for the sputtered atomic beam [15, 16]. The physical principle is based on the fact that atoms sputtered from grooved crystal boundaries are more focused than atoms sputtered from flat crystal surfaces, and some of the aimed beams increase by subdividing the crystal size or introducing more crystal boundary grooves. Since the focused atomic beam has less off-normal beam, deposition yield and step coverage are improved. At the same time, the reduced sidewall deposition rate extends shield life and makes chamber maintenance less frequent.

부착Attach

Ta 및 TaN 모두가 Cu 확산에 대해 매우 양호한 배리어 강도를 보이지만, TaN/Ta 이중 층 방식이 배리어 응용분야를 위해 채택되며 이는 유전체(즉, Si, SiO2)에 대한 Ta 부착이 양호하지 않기 때문이다. 이는 대부분, 다음 문단에 기재되는 바와 같은 Ta 필름의 고 압축 응력으로 인해서이다. 이중 층 방식에서, 금속 Ta는 접착 층으로서 부가될 수 있으며, 이는 Cu가 질화물에 잘 부착되지 않기 때문이다.Although both Ta and TaN show very good barrier strength to Cu diffusion, the TaN / Ta double layer approach is adopted for barrier applications because Ta adhesion to dielectrics (ie Si, SiO 2 ) is not good. . This is mostly due to the high compressive stress of the Ta film as described in the next paragraph. In the double layer manner, the metal Ta can be added as an adhesive layer because Cu does not adhere well to the nitride.

부착 강도의 광대한 특징이 부착의 성질을 이해하기 위해서 다양한 필름 스택에 있어서 실행된다. 표 1에 현저한 결과만이 요약되어 있다. 이러한 작용의 주요 원인은 양호한 부착 강도, 양호한 배리어 강도, 및 즉 Ru를 이용하는 직류 Cu 전기화학 도금 성능을 나타내는 배리어 방식을 확인하기 위해서이다. 이러한 결과는 Ru만이 유전체에 대한 적합한 부착 강도를 제공하지 않으며, Cu가 TaN 및 TiZrN과 같은 질화물에 잘 부착되지 않으며, 그리고 유전체에 대한 Ta에 대한 부착이 매우 양호하지 않음을 알 수 있다는 점을 나타낸다. Ta 및 TiZr 모두는 직류 Cu 전기화학적 도금을 허용하지 않는다. 따라서, PVD Cu-시드 층이 Cu 전기도금 전에 증착된다. Ru 표본에 있어서, PVD 및 ECP 방법이 Cu 증착을 위해서 사용된다. 응력 및 부착에 미치는 실질적으로 동일한 효과가 두 가지 방법 모두에서 형성된다. 테스트된 모든 메트릭스(matrixes) 중에서, TiZr/Ru, TiZrN/Ru, 및 TaN/Ru 이중 층만이 부착 및 도금 요건을 만족하여 수용가능한 후보로서 확인된다.Extensive features of adhesion strength are implemented in various film stacks to understand the nature of the adhesion. Only significant results are summarized in Table 1. The main reason for this action is to identify a barrier system that exhibits good adhesion strength, good barrier strength, ie, direct current Cu electrochemical plating performance using Ru. These results indicate that only Ru does not provide adequate adhesion strength to the dielectric, Cu does not adhere well to nitrides such as TaN and TiZrN, and that adhesion to Ta to the dielectric is not very good. . Both Ta and TiZr do not allow direct current Cu electrochemical plating. Thus, a PVD Cu-seed layer is deposited before Cu electroplating. For Ru specimens, PVD and ECP methods are used for Cu deposition. Substantially identical effects on stress and adhesion are formed in both methods. Of all the matrices tested, only TiZr / Ru, TiZrN / Ru, and TaN / Ru bilayers meet the adhesion and plating requirements and are identified as acceptable candidates.

부착 강도가 필름 응력에 의해 거의 결정됨을 정확한 분석에서 나타내고 있다. 이러한 분석은 다음 문단에서 검토된다.Accurate analysis shows that the adhesion strength is almost determined by the film stress. This analysis is reviewed in the next paragraph.

Figure 112007078325950-PCT00001
Figure 112007078325950-PCT00001

>< 부호는 실패한 경계면을 나타낸다.The> <sign indicates a failed interface.

응력Stress

응력 분석은 이축 필름(biaxial film)에 대한 매우 잘 알려진 스토니 식(Stoney's equation)을 이용하여 실행된다. 여기서, σ는 SI 유닛에서 평균 필름 응력[Pa]이며, E는 기판의 탄성 계수이며[Pa], v는 푸아송 비이며, t는 필름 두께이며[m], h는 기판 두께이며[m], 그리고 R 1 R 2 는 각각 필름 증착 전 후의 곡률 반경[m]이다. 응력 계산에서, E/(1-v)=1.8×1011 Pa는 (100)Si을 위해 이용된다.Stress analysis is carried out using the well-known Stoney's equation for biaxial films. Where σ is the average film stress [Pa] in the SI unit, E is the modulus of elasticity of the substrate [Pa], v is the Poisson's ratio, t is the film thickness [m], and h is the substrate thickness [m] And R 1 and R 2 are the radius of curvature [m] before and after film deposition, respectively. In the stress calculation, E / (1- v ) = 1.8 × 10 11 Pa is used for (100) Si.

Figure 112007078325950-PCT00002
Figure 112007078325950-PCT00002

도 3은 필름 두께의 함수에 대한 Cu 및 Ru에 대한 응력 경향을 비교하고 있다. Cu 필름이 2kW 전력 상태 대기 온도에서 Si3N4 코팅된 Si-웨이퍼 상에 증착되며, 이는 Cu가 SiO2 및 Si를 통해 확산되기 때문이다. 구리 필름이 압축력 있는 Ru 필름에 대하여 인장 응력을 나타내지만, 응력 경향은 Cu 및 Ru 모두에 대해 압축에서 인장 방향으로 변하며 필름 두께를 증가한다. 곡선의 주의 깊은 조사는 응력-경향이 압축력이 있다가 인장 방향(버클링; buckling)으로 변하는 경우에 테이프-풀 테스트 부착 실패가 발생함을 나타낸다. '버클링(buckling)'과 '부착 실패(adhesion failure)' 사이의 조합이 다수의 실험에서 일관되게 관찰된다[10]. 응력 경향에서의 반전은 Cu에서 있어서 명백하지 않으며, Cu가 초기에 압축력 있는 필름으로서 증착되기도 하지만 증착 중에 신속한 동적 어닐링으로 인해 인장 되는 것은 명백하다. 구리는 실온에서조차 어닐링되는 것으로 알려져 있다[17]. 이러한 포인트는 하기에 더 상세히 설명된다.3 compares stress trends for Cu and Ru as a function of film thickness. A Cu film is deposited on a Si 3 N 4 coated Si-wafer at 2 kW power state ambient temperature because Cu diffuses through SiO 2 and Si. Although copper films exhibit tensile stress for compressive Ru films, the stress tendency changes from compression to tensile direction for both Cu and Ru and increases film thickness. Careful examination of the curve indicates that a tape-pull test attachment failure occurs when the stress- tendency changes from compressive to tensile direction (buckling). The combination between 'buckling' and 'adhesion failure' is consistently observed in many experiments [10]. The reversal in stress tendency is not evident in Cu, and although Cu is initially deposited as a compressive film, it is apparent that it is pulled out due to rapid dynamic annealing during deposition. Copper is known to anneal even at room temperature [17]. These points are described in more detail below.

일반적으로, PVD 필름은 입자를 이용하여 헤머링(hammering)함으로써 필름을 압축하는 쇼-피닝(shot-peening)으로 인해 사실상 압축된다. 통상의 공정 Ar+ 이온 에너지는 예를 들어, 400 eV이다. Ar+ 이온 에너지의 절반이 스퍼터링된 원자에 전달되는 경우에, 원자는 10 km/s보다 더 빠른 속도로 플라잉(fly out)된다. 이러한 고속 원자가 기판에 충격을 가하는 경우에, 전위 형태의 필름으로의 심각한 손상이 도입되어, 압축을 일으킨다. 따라서 PVD 필름은 전위의 고 밀도를 유지한다. 이는 TEM에 의해 확인된다. 전위의 저장된 에너지는 회복 및 재결정화를 위한 구동력이 된다. 이러한 효과는 순수 Al 및 Cu와 같은 낮은 녹는점을 갖는 금속에 있어서 더 뚜렷하다. 합금화된 Al에서, 이러한 회복은 실질적으로 용질 피닝(solute pinning)으로 인해 지연된다. 공간 제약으로 인해 도시되지 않았지만, 응력 데이터의 주의 깊은 조사는 Al 및 Cu가 압축 필름으로서 증착하지만 증착 중에 동력 회복으로 인해 인장됨을 나타낸다. 이는 매우 낮은 온도에서 필름을 증착함으로써 확인할 수 있다. 열적으로 추진되는 회복의 변화 정도는 특히 기판이 높은 온도의 플라즈마 대기에 영향을 받을 때, 증착 상태에 따라 달라지는 Cu에서 발생한다.In general, PVD films are substantially compressed due to shot-peening, which compresses the film by hammering with particles. Typical process Ar + ion energy is 400 eV, for example. When half of the Ar + ion energy is transferred to the sputtered atoms, the atoms fly out at speeds faster than 10 km / s. When these high speed atoms impact the substrate, serious damage to the film in the form of dislocations is introduced, causing compression. PVD films thus maintain a high density of dislocations. This is confirmed by TEM. The stored energy of the potential becomes the driving force for recovery and recrystallization. This effect is more pronounced for metals with low melting points such as pure Al and Cu. In alloyed Al, this recovery is substantially delayed due to solute pinning. Although not shown due to space constraints, careful examination of the stress data indicates that Al and Cu deposit as compressed films but are tensioned due to power recovery during deposition. This can be confirmed by depositing the film at very low temperatures. The degree of thermally driven recovery occurs in Cu, which depends on the deposition state, especially when the substrate is subjected to a high temperature plasma atmosphere.

도 4는 4 kW 전력에서 증착되는 Ta 및 TiZr 필름에 있어서 기판 온도 함수에 대한 응력 변화를 비교한다. 모든 필름의 두께는 20nm이다. Ta 필름은 대부분의 온도 범위에 있어서 2000 MPa을 넘어 극히 높은 압축 응력을 나타낸디. 높은 응력에도, 어떠한 부착 실패도 없으며 이는 응력이 점진적으로 변하지 않기 때문이다(어떠한 버클링 효과도 없음). 그러나, 부착 안정성은 인장 Cu 필름이 다음에 기재되는 바와 같이 증착될 때 매우 높은 압축력의 Ta 필름에 있어서 유지되지 않는다. TiZr 필름은 모든 온도에서 -150 내지 +400 MPa 사이의 다소 중립 응력을 나타내며, Cu 증착 후에도 어떠한 부착 실패도 예상되지 않는다.4 compares the stress variation with substrate temperature function for Ta and TiZr films deposited at 4 kW power. All films are 20 nm thick. Ta films exhibit extremely high compressive stresses over 2000 MPa over most temperature ranges. Even at high stresses, there is no failure to attach, because the stress does not change gradually (no buckling effect). However, adhesion stability is not maintained for very high compressive Ta films when tensile Cu films are deposited as described below. TiZr films exhibit somewhat neutral stresses between -150 and +400 MPa at all temperatures, and no deposition failure is expected after Cu deposition.

최종 성능이 실제 장치에서 기대되는 필름 스택에 있어서 증명되어야 하기 때문에, 삼중 필름 스택이 20nm-Ta/10nm-Ru/1㎛-Cu 및 20nm-TiZr/10nm-Ru/1㎛-Cu로서 SiO2 코팅되는 Si 웨이퍼 상에 제조된다. 이는 몇몇 nm 두께의 필름을 제조할 것이며 통상적으로, 사용되는 PVD 방법 및 피쳐 크기에 따라 달라지는 바이어스/트렌치 라이너 두께이다. 배리어 금속 필름(Ta, TiZr, Ru)가 2 kW 전력 상태에서 100℃로 증착되며, 구리 필름은 2 kW 전력 상태의 대기 온도에서 증착된다. 도 5는 Ta/Ru/Cu 및 TiZr/Ru/Cu 필름 스택에 있어서 기판 온도 함수에 대한 응력 변화를 도시하고 있다. 최종 응력 값은 필름 스택의 모든 형태에 있어서 500 MPa의 범위를 나타내며, 도 3 및 도 5와 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이 최종 응력이 결정된 가장 두꺼운 Cu 필름을 제안하고 있다. 예기되는 바와 같이, Ta계 배리어 필름은 Cu 증착 후 인장에 대한 높은 압축력으로부터의 응력 상태의 전도의결과로 테이프 풀 테스트가 실패된다. 반면, 중립 TiZr계 배리어 스택은 Cu 증착 후에조차 매우 양호한 부착성을 유지시킨다. 응력이 부착을 좌지우지하는 요소들 중 하나인 것이 명백하다.Since the final performance must be demonstrated for the film stack expected in the actual device, the triple film stack is coated with SiO 2 as 20 nm-Ta / 10 nm-Ru / 1 μm-Cu and 20 nm-TiZr / 10 nm-Ru / 1 μm-Cu. Is prepared on a Si wafer. This will produce several nm thick films and is typically a bias / trench liner thickness that depends on the PVD method and feature size used. Barrier metal films (Ta, TiZr, Ru) are deposited at 100 ° C. in a 2 kW power state and copper films are deposited at ambient temperature in a 2 kW power state. FIG. 5 shows stress variation with substrate temperature function for Ta / Ru / Cu and TiZr / Ru / Cu film stacks. The final stress values represent a range of 500 MPa for all types of film stacks, suggesting the thickest Cu films whose final stresses have been determined as can be seen by comparison with FIGS. 3 and 5. As expected, the Ta-based barrier film fails the tape pull test as a result of conduction of the stressed state from high compressive forces to tension after Cu deposition. In contrast, the neutral TiZr based barrier stack maintains very good adhesion even after Cu deposition. It is clear that the stress is one of the factors that govern the attachment.

예기되는 바와 같이, 높은 녹는점 질화물 필름은 100℃ 이하에서 증착되는 TaN 및 TiZrN 필름 모두에 있어서 3000 MPa 압축력보다 매우 높은 압축 응력을 나타낸다. 사실상 중립 필름 응력은 200℃ 내지 300℃ 사이에서 증착되는 TiZrN 필름에 있어서 달성되지만, TaN 필름 응력은 상승된 증착 온도에서조차 압축력을 유지한다. 높은 압축 응력에도, 질화물 필름은 Cu 증착 후에야 양호한 부착성을 나타낸다. 일반적으로 비 금속 대 비 금속 결합은 예를 들어, SiO2-TaN 및 SiO2-TiZrN에서 양호한 것으로 발견된다. 최종 복합체 필름 응력은 20nm-TaN/10nm-Ru/1㎛-Cu에 있어서 약 450 MPa 인장력을 가지며, 그리고 20nm-TiZrN/10nm-Ru/1㎛-Cu에 있어서 300 MPa 이하의 인장력을 가진다. Cu 전기도금 및 확산 배리어 강도 평가에 있어서, 질화물 및 Ru 필름이 200℃에서 증착된다. 도 6은 SiO2 상의 루테늄 필름에 대한 응력에 미치는 온도 효과를 나타낸다. 루테늄 필름 응력은 증착 온도가 증가함에 따라 압축력에서 인장으로 변한다.As expected, the high melting point nitride film exhibits a compressive stress much higher than 3000 MPa compressive force for both TaN and TiZrN films deposited below 100 ° C. In fact neutral film stress is achieved for TiZrN films deposited between 200 ° C. and 300 ° C., but TaN film stresses retain compressive forces even at elevated deposition temperatures. Even with high compressive stress, the nitride film shows good adhesion only after Cu deposition. In general, non-metal to non-metal bonds are found to be good, for example, in SiO 2 -TaN and SiO 2 -TiZrN. The final composite film stress has a tensile force of about 450 MPa at 20 nm-TaN / 10 nm-Ru / 1 μm-Cu, and a tensile force of 300 MPa or less at 20 nm-TiZrN / 10 nm-Ru / 1 μm-Cu. For Cu electroplating and diffusion barrier strength evaluation, nitrides and Ru films are deposited at 200 ° C. 6 shows the effect of temperature on stress for ruthenium films on SiO 2 . Ruthenium film stress changes from compressive to tensile as the deposition temperature increases.

Cu 도금Cu plating

Cu는 임의의 어려움 없이 5nm의 얇은 Ru 필름상에서 조차 직접 전기도금될 수 있다. 부착 테스트는 TiZr/Ru/ECP-Cu 또는 TiZrN/Ru/ECP-Cu 어느 하나에서도 어떠한 디라미네이트(delamination) 문제도 보이지 않으며, TiZr/Ru 및 TiZrN/Ru 배리어는 응력이 관계되는 한 PVD 및 ECP Cu 모두에 있어서 양립할 수 있다.Cu can be directly electroplated even on 5 nm thin Ru films without any difficulty. The adhesion test shows no delamination problems in either TiZr / Ru / ECP-Cu or TiZrN / Ru / ECP-Cu, and the TiZr / Ru and TiZrN / Ru barriers are PVD and ECP Cu as long as they are stress related. It is compatible in all.

일반적으로, 금속 대 비금속 결합(즉, Ta-SiO2)은 금속 대 금속 결합(즉, Ta-Cu) 보다 약하다. Ta 또는 Ti 상의 Cu 도금 불능이 산화물 층과 관련되며 높은 전기 저항이 아닌 부착을 방지한다. Cu가 Ta 및 Ti 상에 도금될 수 있지만 양호하게 고착되지는 않는다. Cu 및 Ru가 산화물을 형성하지만, 표 2에 비교된 바와 같이, Ta 및 Ti에 비해 상대적으로 낮은 산소 친화력으로 인해 덜 안정한 상태가 된다. 루테늄은 산소에 대해 낮은 결합 에너지(binding energy)를 가지며, 산화물 형성에 있어서 높은 표준 깁스 에너지(Gibbs energy)를 가지며, 그리고 유사한 음전성을 가진다. 얇은 구리 산화물이 황산과 접촉하여 용이하게 용해되는 것으로 알려져 있다. Ru가 구리보다 더 귀금속이며, 덜 안정한 루테늄 산화물이 Cu 도금을 용이하게 산화시켜 용해시키는 것으로 믿는다.In general, metal to nonmetal bonds (ie, Ta—SiO 2 ) are weaker than metal to metal bonds (ie, Ta—Cu). Cu plating inability to Ta or Ti is associated with the oxide layer and prevents non-high electrical resistance adhesion. Cu may be plated on Ta and Ti but does not adhere well. Cu and Ru form oxides, but as compared to Table 2, they become less stable due to their relatively low oxygen affinity compared to Ta and Ti. Ruthenium has a low binding energy for oxygen, has a high standard Gibbs energy for oxide formation, and has a similar negative charge. Thin copper oxides are known to readily dissolve in contact with sulfuric acid. It is believed that Ru is a more precious metal than copper and a less stable ruthenium oxide readily oxidizes and dissolves the Cu plating.

Figure 112007078325950-PCT00003
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배리어Barrier 강도 burglar

Cu 확산에 대한 배리어 강도의 평가에 있어서, TaN 및 TiZrN 필름이 35 sccm Ar 및 75 sccm N2 가스 유동률 상태에서 400℃/6.5 kW/5 mT에서 증착된다. RBS 분석은 금속 대 질소의 화학양론이 Ta0 .6-0.4 N0 .4-0.6 및 (TiZr)0.47-0.60N0 .53-0.40의 범위임을 나타낸다. 필름 내의 Ti/Zr 비율은 타겟의 비율과 거의 동일하며, 따라서 스퍼터링은 타겟 또는 필름 조성을 변경하는 것으로 보이지 않는다. Ta 및 TiZr 금속은 400℃/2 kW/2.3 mT Ar 압력에서 증착된다. Si3N4 캐핑이 필름을 산화로부터 보호하기 위해서 어닐링되기 전에 적용된다. Ru 필름 스택이 최종 TaN 캐핑을 이용하여 200nm 이하의 Cu에 의해 수반되는 5nm Ru를 증착함으로써 제조된다. 루테늄이 100℃에서 증착되며, Cu는 대기 온도에서 증착된다.In evaluating barrier strength against Cu diffusion, TaN and TiZrN films were deposited at 400 ° C./6.5 kW / 5 mT at 35 sccm Ar and 75 sccm N 2 gas flow rates. RBS analysis shows that the metal-to-stoichiometric Ta 0 N 0 .6-0.4 .4-0.6 and (TiZr) 0.47-0.60 N 0 .53-0.40 range of nitrogen. The Ti / Zr ratio in the film is almost the same as that of the target, so sputtering does not appear to change the target or film composition. Ta and TiZr metals are deposited at 400 ° C./2 kW / 2.3 mT Ar pressure. Si 3 N 4 capping is applied before the film is annealed to protect the film from oxidation. A Ru film stack is prepared by depositing 5 nm Ru accompanied by Cu below 200 nm using final TaN capping. Ruthenium is deposited at 100 ° C. and Cu is deposited at ambient temperature.

금속의 배리어 강도는 대응 질화물(counterpart nitride)의 배리어 강도보다 낮다. TaN 및 TiZrN은 최고 700℃까지 매우 양호한 배리어 강도를 나타내지만, 금속의 Ta 및 TiZr은 최고 550℃ 까지 안정성을 나타낸다. 금속으로서, Ru는 최고 700℃ 까지 예외적인 배리어 강도를 나타낸다. 특정 실시예가 하기에 기재되어 있다.The barrier strength of the metal is lower than that of counterpart nitride. TaN and TiZrN show very good barrier strengths up to 700 ° C., while Ta and TiZr of metals show stability up to 550 ° C. As a metal, Ru exhibits exceptional barrier strengths up to 700 ° C. Specific examples are described below.

SEM 단면은 도 7에 도시된 바와 같이, 750℃에서 1시간 동안 어닐링 한 후에 TaN 및 TiZrN을 통한 실질적인 Cu 확산을 나타내고 있다. 그러나, 700℃에서, 5시간의 어닐링 후에조차도 Cu 확산의 어떠한 징후도 없다. 도 8은 TaN 및 TiZrN 모두에 있어서 1시간 내지 5시간 동안 어닐링된 표본에 대한 RBS 프로파일을 비교하고 있다. 이러한 경우에, Cu 층이 RBS 분석 전에 제거되어 Cu 표면이 분석에 영향을 받지 않게 한다. Si3N4 및 Cu 층은 응축 HF 및 희석된 HNO3 산을 각각 이용하여 화학적으로 연마됨으로써 제거된다. 1시간 내지 5시간 어닐링된 표본들 사이에서 RBS 스펙트라에의 어떠한 식별가능한 차이도 없으며, RBS 스펙트라에서의 어떠한 Cu 흔적도 없다. 도 9는 1시간 동안 650℃에서 어닐링된 TiZrN의 TEM 마이크로구조 및 1시간 동안 550℃에서 어닐링된 TiZr의 SEM 마이크로구조의 단면도를 도시하고 있다. 양 경우에, 기판이 세정되며 어떠한 구리 확산의 암시도 없다.The SEM cross section shows substantial Cu diffusion through TaN and TiZrN after annealing at 750 ° C. for 1 hour, as shown in FIG. 7. However, at 700 ° C., there are no signs of Cu diffusion even after 5 hours of annealing. FIG. 8 compares RBS profiles for samples annealed for 1 to 5 hours for both TaN and TiZrN. In this case, the Cu layer is removed before the RBS analysis so that the Cu surface is not affected by the analysis. The Si 3 N 4 and Cu layers are removed by chemical polishing with condensed HF and diluted HNO 3 acid respectively. There is no discernible difference in the RBS spectra between the 1 and 5 hour annealed samples and no Cu traces in the RBS spectra. FIG. 9 shows a cross-sectional view of a TEM microstructure of TiZrN annealed at 650 ° C. for 1 hour and an SEM microstructure of TiZr annealed at 550 ° C. for 1 hour. In both cases, the substrate is cleaned and there is no indication of any copper diffusion.

도 10은 1시간 동안 700℃에서 영향을 받는 Ru의 배리어 강도를 나타내고 있다. SEM 단면은 5 nm 얇은 Ru 배리어에 있어서 어떠한 구리 확산의 징후도 나타내지 않는다. 1시간 동안 750℃에서 어닐링된 표본에 있어서, 확산된 영역의 단발성 패치(sporadic patches)가 관찰된다. 그러나 SEM 단면에서 보이는 바와 같은 Ru/Cu 경계면의 상당한 열화(deterioration) 특히 750℃에서 어닐링된 표본에 있어서 상당한 열화가 발생한다. 이러한 온도에서 형성되는 어떠한 Ru-Cu 상도 없지만, 상승된 온도에서의 Ru-Cu 상호작용이 Ru-Cu 경계면 결합을 약화시키는 금속간 화합물 형성을 야기하는 듯하다.10 shows the barrier strength of Ru affected at 700 ° C. for 1 hour. The SEM cross section shows no signs of copper diffusion in the 5 nm thin Ru barrier. For samples annealed at 750 ° C. for 1 hour, sporadic patches of diffused areas are observed. However, significant deterioration of the Ru / Cu interface as seen in the SEM cross section occurs, particularly for samples annealed at 750 ° C. There is no Ru-Cu phase formed at this temperature, but the Ru-Cu interaction at elevated temperatures seems to cause the formation of intermetallic compounds that weaken the Ru-Cu interface bonds.

도 11은 1시간 동안 550℃ 및 650℃에서 어닐링되는 TiZr/Ru/Cu 또는 TiZrN/Ru/Cu에 대한 SEM 단면 마이크로그래프를 도시하고 있다. TiZr/Ru는 최고 550℃까지 매우 양호한 배리어 강도를 보이며 어떠한 구리 확산 및 어떠한 디라미네이트 현상도 보이지 않지만 650℃에서 명백한 배리어 열화를 나타낸다. Ru가 최고 700℃까지 구리 확산을 방지하는 것으로 보이기 때문에, 650℃에서의 열화는 구리 확산에 의한 것이 아닌, 기판을 갖춘 자체 배리어의 상호작용과 관련된 것으로 보인다. 열화에도, 구리/배리어.기판 경계면에서 어떠한 디라미네이트도 나타나지 않는다. TiZrN/Ru는 예기되는 바와 같은 온도 모두에서 양호한 부착 및 배리어 강도를 나타낸다.FIG. 11 shows SEM cross-sectional micrographs for TiZr / Ru / Cu or TiZrN / Ru / Cu annealed at 550 ° C. and 650 ° C. for 1 hour. TiZr / Ru shows very good barrier strength up to 550 ° C. and shows no copper diffusion and no delamination phenomena, but shows obvious barrier degradation at 650 ° C. Since Ru appears to prevent copper diffusion up to 700 ° C, the degradation at 650 ° C appears to be related to the interaction of the self barrier with the substrate, not by copper diffusion. In deterioration, no delaminate appears at the copper / barrier.substrate interface. TiZrN / Ru shows good adhesion and barrier strength at all of the temperatures as expected.

조사된 모든 배리어 중에서, 특히 금속으로서 루테늄이 최고의 확산 배리어로 알려져 있다. 그러나, 유전체에 대해 부착 강도를 약화시켜 콘텐더(contender)를 약화시킨다. Ta도 유전체에 대해 약한 부착 강도를 나타낸다. 요컨대, 관찰된 배리어 강도는 Ta(550℃), TiZr(550℃), TiZr/Ru(550℃), TaN(700℃), TiZrN(700℃), TaN/Ru(700℃), TiZrN/Ru(700℃), 및 Ru(700℃)로 차례대로 증가한다. 부착 및 전기 도금의 관점에서, TiZr/Ru, TiZrN/Ru, 및 TaN/Ru가 배리어 응용분야에 있어서 세개의 최고 콘텐더로서 확인된다.Of all the barriers investigated, especially ruthenium as the metal is known as the best diffusion barrier. However, weakening the adhesion strength to the dielectric weakens the contender. Ta also exhibits weak adhesion strength to the dielectric. In short, the observed barrier strengths were Ta (550 ° C), TiZr (550 ° C), TiZr / Ru (550 ° C), TaN (700 ° C), TiZrN (700 ° C), TaN / Ru (700 ° C), TiZrN / Ru (700 ° C.), and Ru (700 ° C.) in order. In terms of adhesion and electroplating, TiZr / Ru, TiZrN / Ru, and TaN / Ru are identified as three top contenders in barrier applications.

전기 저항Electrical resistance

도 12는 Ta, Ti, Ru, 및 Cu에 있어서 필름 두께의 함수에 대한 측정된 전기 저항을 나타낸다. 두꺼운 필름의 저항 값은 100℃에서 증착되는 Ta, 64(Ti, 100℃), 13(Ru, 100℃), 10(Ru, 400℃), 및 1.9(Cu, RT)에 있어 15μΩ-㎝의 범위를 가진다. 이는 표 3, 다소 매우 양호하게 어닐링된 금속의 벌크 저항 값과 비교해 다소 높다. 과도한 저항은 통상적으로 PVD 필름에서 높은 전위 및 미세한 원주형 결정 경계에서 강화된 스캐터링에 기인한다. 400℃ 증착되는 Ru의 저항은 예상되는 바와 같이 100℃의 Ru의 저항보다 낮다.12 shows the measured electrical resistance as a function of film thickness for Ta, Ti, Ru, and Cu. The resistance values of the thick films were 15 μm-cm for Ta, 64 (Ti, 100 ° C), 13 (Ru, 100 ° C), 10 (Ru, 400 ° C), and 1.9 (Cu, RT) deposited at 100 ° C. Has a range. This is rather high compared to the bulk resistance values of Table 3, somewhat very well annealed metal. Excessive resistance is typically due to high scattering and enhanced scattering at the fine columnar crystal boundaries in PVD films. The resistance of Ru deposited at 400 ° C. is lower than the resistance of Ru at 100 ° C. as expected.

전기 저항(ρ)은 표면 및 경계면에서 강화된 전자 스캐터링으로 인해 필름 두께가 감소하면서 실질적으로 증가한다. 평균 자유 경로 길이(λ)는 λ=τ V F 에 의해 계산되며, 여기서 τ는 충돌 사이의 평균 자유 시간이며, V F 는 페르미 속도이다. 필름 및 벌크 저항은 ρ film ∝ ρ bulk (1+λ/t)이며, 여기서 t는 필름 두께이다. 상세한 계산 방법이 참조[18, 19]에서 알 수 있으며, 다른 고상 물리 서적에서도 알 수 있다. 전체적으로, 실험적으로 측정된 필름 저항 값은 이론적으로 예측된 값보다 상당히 높으며, PVD 필름 내의 높은 밀도 결합으로 인해서이다.The electrical resistance ρ substantially increases with decreasing film thickness due to enhanced electron scattering at the surface and interface. The average free path length λ is calculated by λ = τ V F , where τ is the average free time between collisions and V F is the Fermi velocity. The film and bulk resistance are ρ film ∝ ρ bulk (1+ λ / t ), where t is the film thickness. Detailed calculation methods can be found in references [18, 19] and in other solid state physics books. Overall, the experimentally measured film resistance values are considerably higher than the theoretically predicted values due to the high density bonds in the PVD film.

도 12에 도시된 데이터들 중에서, Ta는 드문 이중모드(bimodal) 저항 경향을 보이며, 40nm 보다 얇은 필름에 있어서 200μΩ-㎝ 보다 크며, Ti의 저항 값과 거의 동일한 저항 값을 나타낸다. 따라서, Ta가 마이크로전자 인터커넥트 라이너 응용분야에서 기대되는 필름에 있어서 Ti 이상으로 저항에 있어서 어떠한 이점도 가지지 않는 것으로 보인다. Ta가 TaN 상의 b.c.c. α-Ta(저 저항)으로서 그리고 SiO2상의 테트라고날 β-Ta(고 저항)의 핵을 이루는 것을 알 수 있다[20]. 연구결과에서는 Ta가 초기에는 SiO2상에 β-형태로 Ta-필름이 두꺼워짐에 따라서 α-형태가 됨을 암시하고 있다. 반면, Ru는 10nm 필름에 있어서 실질적으로, 26μΩ-㎝ 미만의 낮은 저항을 보인다. 명백히. 낮은 전기 저항은 배리어 응용분야에 있어 TiZr/Ru의 부가적인 이점이다.Among the data shown in FIG. 12, Ta exhibits a rare bimodal resistance tendency, greater than 200 μm-cm for films thinner than 40 nm, and exhibits almost the same resistance value as that of Ti. Thus, Ta does not appear to have any advantage in resistance over Ti for films expected in microelectronic interconnect liner applications. It can be seen that Ta nucleates as bcc α-Ta (low resistance) on TaN and tetragonal β-Ta (high resistance) on SiO 2 [20]. The findings suggest that Ta initially becomes α-form as the Ta-film thickens to β-form on SiO 2 . On the other hand, Ru shows a substantially lower resistance of less than 26 μm-cm for 10 nm films. overtly. Low electrical resistance is an additional advantage of TiZr / Ru for barrier applications.

Figure 112007078325950-PCT00004
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질화물 필름의 저항 값은 대응 금속보다 실질적으로 높다. 도 13은 200nm 보다 두꺼운 필름에 있어서 증착력의 함수에 대한 저항 값을 나타내고 있다. TaN은 일반적으로 2 kW에서 2280μΩ-㎝ 의 높은 저항 값을 가지며, 이는 전력이 8.6 kW로 증가하면서 254μΩ-㎝ 으로 신속하게 감소한다. 반면, TiZrN 필름의 저항은 전력과 관련하여 거의 변화가 없으며 모든 전력 레벨에서 아주 낮은 값을 가지며, 106에서 69μΩ-㎝으로 변하며, 2에서 8.6 kW로 전력이 각각 증가한다. SEM 및 TEM 조사는 드물게 높은 TaN 저항이 낮은 비중 및 높은 비결정 부분(amorphous fraction)과 관련되며, 상기 저항은 증착력이 감소하면서 증가함을 나타내고 있다. 밀도는 증착력이 2에서 8.6 kW으로 증가할 때 3.8 에서 13.9 g/㎤로 증가하며, 필름 저항의 감소를 수반한다.The resistance value of the nitride film is substantially higher than that of the corresponding metal. FIG. 13 shows the resistance value as a function of deposition force for films thicker than 200 nm. TaN generally has a high resistance value of 2280 μm-cm at 2 kW, which quickly decreases to 254 μm-cm as the power increases to 8.6 kW. On the other hand, the resistance of TiZrN film is almost unchanged with respect to power and has a very low value at all power levels, varying from 106 to 69 μm-cm and increasing power from 2 to 8.6 kW, respectively. SEM and TEM irradiation rarely indicates that high TaN resistance is associated with low specific gravity and high amorphous fraction, which resistance increases with decreasing deposition force. The density increases from 3.8 to 13.9 g / cm 3 when the deposition force increases from 2 to 8.6 kW, followed by a decrease in film resistance.

따라서, 신규한 루테늄 재료 및 합금의 특정 실시예 및 응용예에서, 이들로부터 제조된 필름 및 원자 층 증착 또는 기상 증착에서의 이용이 기재되어 있다. 그러나 본원 발명의 개념에서 벗어남 없이 전술한 것 이외의 많은 변형 실시예가 당업자에게 가능하다는 것이 명확해질 것이다. 따라서 청구항을 포함하는 본 발명의 내용은 본원에서 설명된 명세서의 사상 이외의 다른 것에 의해 제한되지 않는다. 게다가 명세서 및 청구항을 해석함에 있어서, 모든 용어는 가능한 문맥과 일치하는 최대한 광범위한 방식으로 해석되어야만 한다. 특히 "포함한다" "포함하는"이라는 용어는 비 배제적인 방식으로 원소, 부품, 단계를 언급하는 것으로 해석되어야 하며, 그에 따라 언급된 원소, 부품, 단계는 명백히 언급되지 않은 다른 원소, 부품 또는 원소들과 함께 결합 또는 이용 또는 존재할 수 있는 것을 의미한다.Thus, in certain embodiments and applications of the novel ruthenium materials and alloys, the films made from them and their use in atomic layer deposition or vapor deposition are described. However, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications other than those described above are possible without departing from the spirit of the invention. Thus, the content of the invention, including the claims, is not limited by other than the spirit of the specification described herein. In addition, in interpreting the specification and claims, all terms should be interpreted in the broadest possible manner consistent with the possible context. In particular, the term "comprising" and "comprising" should be interpreted to refer to an element, part, or step in a non-exclusive manner, whereby the element, part, or step referred to is another element, part or element not explicitly mentioned. It means that can be combined or used or present with them.

참조Reference

주: 하기의 일부 참조는 본 출원 명세서에 직접 인용된다. 본 출원 명세서에 직접 인용되지 않는 참조는 일반적으로 본 출원의 주요 목적에 기여하거나 일반적인 지식을 제공하는 것으로 고려된다.Note: Some references below are incorporated directly in this application specification. References not directly cited in the present specification are generally considered to contribute to the main purpose of the present application or to provide general knowledge.

1. Oliver Chyan et al., Abs. 595, 20th Meeting, The Electrochemical Society, Inc., (2003).Oliver Chyan et al., Abs. 595, 20th Meeting, The Electrochemical Society, Inc., (2003).

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Claims (26)

기상 증착 또는 원자 층 증착에 이용하기 위한 합금으로서,As an alloy for use in vapor deposition or atomic layer deposition, 원소 주기율표의 그룹 Ⅳ, Ⅴ 또는 Ⅵ로부터 하나 이상의 원소 및 루테늄 또는 이의 조합을 포함하는Comprising at least one element and ruthenium or combinations thereof from groups IV, V or VI of the periodic table of elements 합금.alloy. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하나 이상의 원소가 Ta, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mo, W 또는 이의 조합을 포함하는The at least one element comprises Ta, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mo, W or combinations thereof 합금alloy 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 실리콘, 산소, 질소 또는 이의 조합을 더 포함하는Further comprising silicon, oxygen, nitrogen or a combination thereof 합금.alloy. 제 1 항의 상기 합금을 포함하는 스퍼터링 타겟.A sputtering target comprising said alloy of claim 1. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기상 증착이 물리 기상 증착 또는 화학 기상 증착을 포함하는The vapor deposition includes physical vapor deposition or chemical vapor deposition 합금.alloy. 제 1 항의 상기 합금을 이용하여 제조되는 필름.Film prepared using the alloy of claim 1. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 필름이 구리 확산 배리어 필름인The film is a copper diffusion barrier film 필름film 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 필름이 시들리스(seedless) 구리 전기도금을 위해 이용되는The film is used for seedless copper electroplating 필름.film. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 필름이 비 루테늄계 합금으로부터 제조되는 필름에 비해 개선된 부착성을 가지는The film has improved adhesion compared to films made from non-ruthenium based alloys 필름.film. 제 4 항의 상기 스퍼터링 타겟에 의해 형성되는 부품.A part formed by the sputtering target of claim 4. 제 6 항의 상기 필름을 도입하는 부품.A component for introducing the film of claim 6. 층형 재료로서,As a layered material, 루테늄계 재료 또는 루테늄계 합금을 포함하는 하나 이상의 층; 및One or more layers comprising a ruthenium-based material or ruthenium-based alloy; And 원소 주기율표의 그룹 Ⅳ, Ⅴ 또는 Ⅵ로부터 하나 이상의 원소 또는 이의 조합을 포함하는 하나 이상의 층을 포함하는One or more layers comprising one or more elements or combinations thereof from Groups IV, V or VI of the Periodic Table of Elements 층형 재료.Layered materials. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 하나 이상의 원소가 Ta, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mo, W 또는 이의 조합을 포함하는The at least one element comprises Ta, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Mo, W or combinations thereof 층형 재료.Layered materials. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 원소 주기율표의 그룹 Ⅳ, Ⅴ 또는 Ⅵ로부터 하나 이상의 원소 또는 이의 조합을 포함하는 상기 하나 이상의 층이 실리콘, 산소, 질소 또는 이의 조합을 더 포함하는Wherein said at least one layer comprising at least one element or combination thereof from Groups IV, V or VI of the Periodic Table of Elements further comprises silicon, oxygen, nitrogen or a combination thereof 층형 재료.Layered materials. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 재료가 구리 확산 배리어 필름인The material is a copper diffusion barrier film 층형 재료.Layered materials. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 재료가 시들리스 구리 전기도금을 위해 이용되는The material is used for sidless copper electroplating 층형 재료.Layered materials. 제16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 재료가 비 루테늄계 재료로부터 제조되는 층형 재료에 비해 개선된 부착성을 가지는The material has improved adhesion over layered materials made from non-ruthenium based materials 층형 재료.Layered materials. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 루테늄계 재료 또는 루테늄계 합금을 포함하는 상기 하나 이상의 층 각각이 약 300Å 미만의 두께를 가지는Each of the one or more layers comprising a ruthenium-based material or ruthenium-based alloy has a thickness of less than about 300 microns 층형 재료.Layered materials. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 루테늄계 재료 또는 루테늄계 합금을 포함하는 상기 하나 이상의 층 각각이 약 200Å 미만의 두께를 가지는Each of the one or more layers comprising a ruthenium-based material or ruthenium-based alloy has a thickness of less than about 200 microns 층형 재료.Layered materials. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 루테늄계 재료 또는 루테늄계 합금을 포함하는 상기 하나 이상의 층 각각이 약 150Å 미만의 두께를 가지는Each of the one or more layers comprising a ruthenium-based material or ruthenium-based alloy has a thickness of less than about 150 microns 층형 재료.Layered materials. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 원소 주기율표의 그룹 Ⅳ, Ⅴ 또는 Ⅵ로부터 하나 이상의 원소를 포함하는 상기 하나 이상의 층 각각이 약 300Å 미만의 두께를 가지는Each of the one or more layers comprising one or more elements from groups IV, V or VI of the Periodic Table of Elements having a thickness of less than about 300 GPa 층형 재료.Layered materials. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 원소 주기율표의 그룹 Ⅳ, Ⅴ 또는 Ⅵ로부터 하나 이상의 원소를 포함하는 상기 하나 이상의 층 각각이 약 200Å 미만의 두께를 가지는Each of the one or more layers comprising one or more elements from groups IV, V or VI of the Periodic Table of Elements having a thickness of less than about 200 μs 층형 재료.Layered materials. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 원소 주기율표의 그룹 Ⅳ, Ⅴ 또는 Ⅵ로부터 하나 이상의 원소를 포함하는 상기 하나 이상의 층 각각이 약 150Å 미만의 두께를 가지는Each of the one or more layers comprising one or more elements from groups IV, V or VI of the Periodic Table of Elements having a thickness of less than about 150 GPa 층형 재료.Layered materials. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 하나 이상의 부가적인 재료 층을 가지는Having one or more additional material layers 층형 재료.Layered materials. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 하나 이상의 부가적인 재료 층이 구리, 구리 합금 또는 이의 조합을 포함하는The at least one additional material layer comprises copper, a copper alloy or a combination thereof 층형 재료.Layered materials. 제 12 항의 상기 층형 재료를 도입하는 부품.A component for introducing the layered material of claim 12.
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