铱导电电极/障壁结构及其方法

摘要

本发明提出一种具有高温安定性而可作为铁电性电容器电极之导电性障壁。此种导电性障壁容许将铱(Ir)金属使用于包括退火之积体电路方法中。已发现使用介入相邻钽(Ta)膜分隔矽基材与铱膜，对于抑制层间扩散极为有效。该铱防止氧于退火期间层间扩散至该矽中。钽或氮化钽层防止铱扩散至该矽内。此种铱/氮化钽结构保护该矽界面，使得黏着性，电导、小丘、及剥离问题减至最少。使用覆盖该铱/氮化钽结构之钛亦有助于防止于退火期间形成小丘。亦提出一种形成多层铱导电性结构及铱铁电性电极之方法。

主权项

1.一种位于积体电路中之导电障壁,包括:一基材;一覆盖该基材而包括钽(Ta)之第一障壁膜;一覆盖该第一障壁膜之铱(Ir)膜;使得该铱膜与该第一障壁膜之组合可对抗氧于层间扩散进入该基材内。2.如申请专利范围第1项之导电障壁,其另外包括:覆盖该铱膜之钛(Ti)膜,使得该钛膜于高退火温度下抑制小丘区之形成。3.如申请专利范围第1项之导电障壁,其中该基材系选自材料矽、多晶矽、二氧化矽、及矽-锗化合物,使得该障壁层可防止矽化铱产物之形成。4.如申请专利范围第1项之导电障壁,其中该第一障壁膜系选自材料钽及氮化钽(TaN)。5.如申请专利范围第4项之导电障壁,其中该第一障壁层系具有约10至100毫微小(nm)范围内之厚度。6.如申请专利范围第4项之导电障壁,其另外包括:一第二障壁层,夹置于该第一障壁层及该基材之间;其中该第一障壁层系为氮化钽;且其中该第二障壁层系为钽。7.如申请专利范围第6项之导电障壁,其中该第一及第二障壁层系具有约20至200毫微米范围内之组合厚度,而其中该第二障壁层厚度系介于约10至100毫微米范围内。8.如申请专利范围第1项之导电障壁,其另外包括:一铁电性膜,覆盖该铱膜;及一导电性金属膜,覆盖该铁电性膜,使得该铁电性膜可于该顶层及铱电极之间储存电荷。9.如申请专利范围第1项之导电障壁,其中该铱膜系具有约20至200毫微米范围内之厚度。10.如申请专利范围第2项之导电障壁,其中该钛层系具有约5至25毫微米范围内之厚度。11.一种形成覆盖一积体电路基材之高温安定性导电障壁之方法,该方法包括步骤有:a)沉积覆盖该基材上包括钽(Ta)之第一障壁层;及b)沉积覆盖该第一层壁层之铱(Ir)膜,以形成对抗与该基材之间的相互作用,多层结构。12.如申请专利范围第11项之方法,其于步骤b)之后包括另一步骤:c)沉积覆盖该铱电极之钛(Ti)层,以抑制小丘之形成。13.如申请专利范围第12项之方法,其中形成一铁电性电容器,步骤c)之后包括另一步骤:d)沉积覆盖该钛层之一铁电性材料;及e)沉积覆盖该铁电性材料之一导电顶层电极,以形成一铁电性电容器。14.如申请专利范围第11项之方法,其中步骤a)系包括沉积第一障壁,选自材料钽及氮化钽(TaN)。15.如申请专利范围第14项之方法,其中步骤a)系包括经由选自化学蒸汽沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、及金属有机化学蒸汽沉积(MOCVD)之沉积方法沉积该第一障壁层。16.如申请专利范围第15项之方法,其中步骤a)系包括使用1:X之氩对氮流动藉物理气相沉积溅射沉积该第一障壁,其中X系大于或等于1。17.如申请专利范围第16项之方法,其于步骤a)之前包括另一步骤:沉积覆盖该基材之第二障壁层,该第二障壁层材料系选自钽及氮化钽,而经由选自化学蒸汽沉积、金属有机化学蒸汽沉积、及物理气相沉积之沉积方法沉积。18.如申请专利范围第17项之方法,其中沉积该第二层之步骤系包括使用1:X之氩对氮流动溅射沉积氮化钽,其中X系小于1。19.如申请专利范围第17项之方法,其中沉积该第一及第二障壁层之步骤系包括沉积该第一及第二障壁层,直至具有约20至200毫微米范围内之组合厚度。20.如申请专利范围第19项之方法,其中沉积该第二障壁层之步骤系包括沉积该第二障壁层,直至具有约10至100毫微米范围内之厚度。21.如申请专利范围第14项之方法,其中步骤a)系包括于富含氮之环境中沉积氮化钽,形成TaNx,其中1