含氮钽薄膜

摘要

吾人发现在至少325℃的温度沉积一钽层于一基材上即可获得一超低电阻系数，其低于先前在文献中所公开的。此外，藉由在至少275℃的温度下沉积一TaxNy薄膜于一基材上来沉积一具有超低电阻系数的TaxNy薄膜是可能的，其中x是1而y则是在0.05至0.18的范围之间。这些具有一超低电阻系数的薄膜是在一温度下获得的，该温度远低于先前所公开之获得一超低电阻系数的温度。在沉积期间的高基材温度与薄膜表面的离子轰击的组合因而能够在使用低基材温度的同时仍保有最佳的薄膜特性。在另一发展中，吾人发现用本发明的方法所制造的之该超低电阻系数钽及TaxNy薄膜亦表现出低残余应力，使得它们更为稳定且更不会在一多层的半导体结构中与相邻的层剥离。再者，这些膜层可在一显着高很多的速率下被化学机械研磨，其比先前在此领域中所知的高电阻系数钽及TaxNy薄膜的速率高(至少高40%)。这在铜被用作为内连线金属之镶嵌处理中是特别有用的，因为其可降低在一研磨步骤期间之铜碟形化(dishing)的可能性。

主权项

1.一种含氮钽薄膜,该含氮钽薄膜具有TaxNy的组成, 其中x是1而y则是在0.05至0.18的范围之间,该钽化氮 薄膜具有一低于25-cm的电阻系数。 2.如申请专利范围第1项所述之含氮钽薄膜,其中该 薄膜具有一范围在5.0109至-5.0109达因/平方公分的 残余应力。 3.如申请专利范围第1项所述之含氮钽薄膜,该钽化 氮y薄膜具有一化学机械研磨速率其比一具有至少 100-cm的电阻系数之钽薄膜的研磨速率至少高 出40%。 4.一种用来制造如申请专利范围第1项所述之含氮 钽薄膜的方法,其中该钽化氮薄膜是藉由在约275℃ 或更高的温度下溅镀沉积于一基材上而被制造的 。 5.如申请专利范围第1项所述之含氮钽薄膜,其中该 含氮钽薄膜具有至少每分钟270之化学机械研磨 速率。 图式简单说明: 第1图显示可被用来沉积本发明之钽薄膜之一溅镀 室的示意剖面图。此图示出一高密度电浆(离子沉 积)溅镀室(或活性离子沉积溅镀室)的关键元件。 该等关键元件包括一被施加DC电源的溅镀标靶,一 射频线圈用以在被处理的半导体基材的表面上之 电浆中产生及保持离子化的物质,及用来施加射频 能量至其上放着基材之支撑平台之机构,用以在该 基材上产生一偏压。被施加射频能量的线圈与被 施加射频能量的支撑平台的组合在该钽薄膜被沉 积时促成一薄膜表面的离子轰击。 第2图为一图表,其显示一被溅镀沉积(使用长射程( long throw)或高密度电浆技术沉积)的钽薄膜的电阻 系数为在该薄膜的沉积期间之基材平台加热器温 度的函数。该基材表面温度被估计约在50℃至75℃ 之间,其比基材平台加热器温度低。 第3图为一图表,其显示一被溅镀沉积(使用长射程 或高密度电浆技术沉积)的钽薄膜的电阻系数,其 中该钽是在室温下被沉积,在400℃至600℃被退火15 分钟。 第4图为一图表,其显示一被溅镀沉积(使用长射程 或高密度电浆技术沉积)的TaxNy薄膜的电阻系数为 在该薄膜的沉积期间之基材平台加热器温度的函 数,其中x是1而y则是在0.05至0.18的范围之间。 第5图为一图表,其显示一被溅镀沉积(使用长射程 或高密度电浆技术沉积)的钽薄膜的应力(单位达 因/平方公分)在该薄膜的沉积期间之基材平台加 热器温度的函数。 第6图为一图表,其显示一被溅镀沉积(使用长射程 或高密度电浆技术沉积)的钽薄膜的化薛机械研磨 (CMP)去除速率(单位/分钟)为在该薄膜的沉积期 间之基材平台加热器温度的函数。第6图亦显示在 基材平台加热器温度约50℃下被沉积的两个TaxNy薄 膜的CMP研磨速率。