專利名稱：：釕基材料和釕合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的領(lǐng)域?yàn)獒懟牧虾?或釕合金，它們?cè)跉庀喑练e和原子層沉積中的用途和由它們形成和/或產(chǎn)生的層狀材料和膜。背景電子和半導(dǎo)體部件被用在數(shù)量不斷增加的消費(fèi)和商業(yè)電子產(chǎn)品、通訊產(chǎn)品和數(shù)據(jù)交換產(chǎn)品中。這些消費(fèi)和商業(yè)產(chǎn)品一部分的例子有電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、蜂窩式電話、尋呼機(jī)、掌上型管理器、便攜式收音機(jī)、汽車立體聲系統(tǒng)或遙控裝置。隨著對(duì)這些消費(fèi)和商業(yè)電子產(chǎn)品的需求增加，因此也需要這些相同產(chǎn)品對(duì)于消費(fèi)者和商業(yè)用戶來(lái)說(shuō)變得更小和更輕便。由于這些產(chǎn)品的尺寸減小，因此組成所述產(chǎn)品的部件必須也變得更小和/或更薄。需要尺寸減小或按比例縮小的這些部件一部分的例子有微電子芯片互連、半導(dǎo)體芯片部件、電阻器、電容器、印刷電路或接線板、配線、鍵盤、觸控板和芯片封裝。當(dāng)電子和半導(dǎo)體部件尺寸減小或按比例縮小時(shí)，在較大部件中存在的任何缺陷將在按比例縮小的部件中被放大。因此，在較大部件中存在或可能存在的缺陷應(yīng)被識(shí)別并改正，如果可能的話，在部件被按比例縮小用于較小的電子產(chǎn)品前。為了識(shí)別和改正電子、半導(dǎo)體和通訊部件中的缺陷，應(yīng)分解并分析這些部件、所用的材料和制造這些部件的生產(chǎn)工藝。電子、半導(dǎo)體和通訊/數(shù)據(jù)交換部件在一些情況下由材料層組成，其中材料如金屬、金屬合金、陶瓷、無(wú)機(jī)材料、聚合物或有機(jī)金屬材料。材料層經(jīng)常是薄的(厚度大約小于幾十埃)。為了提高材料層的質(zhì)量，應(yīng)評(píng)價(jià)形成層的方法如金屬或其它化合物的沉積，如果可能的話并改進(jìn)。增長(zhǎng)的微處理器速度要求促進(jìn)了從鋁到銅基互連的轉(zhuǎn)變，即減小電路的電阻率。銅(Cu)互連的一個(gè)障礙是Cu到襯底內(nèi)的擴(kuò)散。傳統(tǒng)上，在微電子電路制造中，TaN/Ta或TiN/Ti雙層阻擋膜已用于銅(Cu)擴(kuò)散阻擋層。這些阻擋層設(shè)計(jì)的一個(gè)缺點(diǎn)是不能直接在Ta或Ti上電鍍Cu。因此，通過(guò)物理氣相沉積(PVD)將Cu-晶種膜放在阻擋膜上以有利于銅電-化學(xué)鍍(ECP)。但是，由于互連的特征尺寸變得更小，阻擋層/Cu-晶種層的復(fù)合厚度正相對(duì)于通孔/溝槽尺寸變得太厚。最近，釕(Ru)作為可能的阻擋層材料顯現(xiàn)出來(lái)，因?yàn)榭稍跊](méi)有PVDCu-晶種層的情況下在Ru上直接鍍銅。盡管Ru表現(xiàn)出優(yōu)異的阻擋強(qiáng)度，但發(fā)現(xiàn)它到襯底層(Si和Si02)的粘合性差得難以接受。例如，釕具有43Kcal/mol的Ru-O鍵合強(qiáng)度，而Ru-C為152Kcal/mol;Ti-0為168Kcal/mol,Ta畫O為198Kcal/mol。粘合性是微電子互連中的最重要因素之一，因?yàn)檎澈喜畹慕缑娉３Ｔ黾恿似骷收系臋C(jī)率，尤其是由于應(yīng)力和電遷移引起的那些故障。過(guò)去，Ru[l-3]、Ru-Ru02[4]和RuTiN-RuTi0[5]已被建議用于擴(kuò)散阻擋層。但是，這些方法沒(méi)有受到嚴(yán)格粘合測(cè)試的挑戰(zhàn)。因此，希望能開發(fā)出能用在氣相沉積和原子層沉積(ALD)技術(shù)中的釕基材料和釕基合金材料，考慮到它的不同尋常的阻擋強(qiáng)度。另外，這些釕基材料和釕基合金材料應(yīng)提供比已經(jīng)提到的那些好的粘合性，它們應(yīng)降低電阻率，應(yīng)提供更好的與銅的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)相容性，應(yīng)減少顆粒產(chǎn)生，并允許較少的預(yù)防性室維護(hù)。另外，能有利地由釕基材料和/或釕基合金材料產(chǎn)生膜和層狀材料。附圖簡(jiǎn)述圖1顯示了熱軋和退火的(a)Ta和(b)Ti-5原子MZr合金的光學(xué)顯微照片。圖2顯示了通孔階梯覆蓋的SEM圖利用粗晶粒Ta(5(^m)靶沉積在離子金屬等離子(IMP)室中的TaN,和利用細(xì)晶粒Ti-5原子%Zr(lOjam)耙沉積在常規(guī)Widebody室中的TiZrN。圖3顯示了作為(a)在83^上的Cu和在Si02上的Ru的膜厚度函數(shù)的應(yīng)力變化。方形點(diǎn)是未能通過(guò)帶拉伸試驗(yàn)(tape-pulltest)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。圖4顯示了作為^nm厚(a)Ta和(b)TiZr膜的襯底溫度的函^:的應(yīng)力變化。圖5顯示了作為20nm-Ta/10nm-Ru/l|um-Cu和20nm-TiZr/10nm-Ru/lpm-Cu膜疊層的襯底溫度的函數(shù)的應(yīng)力變化。方形點(diǎn)代表帶拉伸試驗(yàn)中的失敗數(shù)據(jù)點(diǎn)。注在第二個(gè)圖中沒(méi)有失敗的數(shù)據(jù)點(diǎn)。圖6顯示溫度對(duì)釕膜應(yīng)力的影響。圖7顯示在750。C下退火1小時(shí)的20nm-TaN/Cu和20nm-TiZrN/Cu疊層的SEM橫截面顯微照片。圖8顯示在70(TC下退火1和5小時(shí)的(a)27nm-TaN/Cu和(b)20nm-TiZrN/Cu疊層的RBS曲線。在除去保護(hù)性Si3N4和Cu層后取RBS光鐠。圖9顯示(a)在650。C下退火1小時(shí)的5nm-TiZrN/Cu疊層的TEM微觀結(jié)構(gòu)；和(b)在55(TC下退火1小時(shí)的25nm-TiZr/Cu疊層的SEM橫截面圖。圖IO顯示在U)700和(b)75(TC下退火1小時(shí)的5nm-Ru/Cu疊層的SEM橫截面圖。圖11顯示分別經(jīng)受550和65CTC1小時(shí)的(a，b)TiZr/Ru/Cu和(c,d)TiZrN/R/Cu疊層的SEM橫截面顯微照片。圖12顯示作為Ta、Ti、Ru和Cu膜厚度函數(shù)的電阻率變化。圖13顯示作為在400。C下沉積TaN和TiZrN膜的沉積功率的函數(shù)的電阻率變化。主題概述本文描述了用于氣相沉積或原子層沉積的合金，包括釕和至少一種選自元素周期表第IV、V或VI族中的元素或其組合。另外，本文描述了一種層狀材料，包括包含釕基材料或釕基合金的至少一個(gè)層和包含元素周期表第IV、V或VI族中的至少一種元素或其組合的至少一個(gè)層。詳細(xì)描述研究了可用在氣相沉積或原子層沉積技術(shù)中的釕基材料和釕基合金材料，并將在本文中描述。另外，這些釕基材料和釕基合金材料提供了比已描述的那些好的粘合性，它們降低了電阻率，提供了更好的與銅的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)相容性，它們減少了顆粒產(chǎn)生，并允許較少的預(yù)防性室維護(hù)，因?yàn)樗鼈兪欠堑^(guò)程。另外，本文描述了一種層狀材料，包括包含釕基材料或4了基合金的至少一個(gè)層和包含元素周期表第IV、V或VI族中的至少一種元素或其組合的至少一個(gè)層。在研究被發(fā)現(xiàn)能用于前述沉積技術(shù)并滿足上述目標(biāo)的釕基材料和釕基合金時(shí)，發(fā)現(xiàn)下列原子和原子-分子鍵合是好的Ta-Si02，Ti-Si02，TiZr-Si02,Ta-Ru，Ti-Ru,TiZr-Ru,Ta-Cu,Ti-Cu,Zr-Cu和Ru-Cu。利用這些信息，研制了包括第IV、V和VI族元素及它們與釕的合金的一組新材料和合金，如Ti-Ru、Zr-Ru、Hf-Ru、TiZr-Ru、V-Ru、Nb-Ru、Ta-Ru、Mo-Ru、W-Ru等?；谶@項(xiàng)工作，本文描述了用于氣相沉積或原子層沉積的合金，包括釕和元素周期表第IV、V或VI族中的至少一種元素或其組合。另外，該工作得到層狀材料，包括包含釕基材料或釕基合金的至少一個(gè)層和包含元素周期表第IV、V或VI族中的至少一種元素或其組合的至少一個(gè)層。層狀材料還可包括包含銅、銅合金或其組合的至少一個(gè)附加層。在考慮的實(shí)施方案中，所述包含釕基材料或釕基合金的至少一個(gè)層中的每一個(gè)都小于約300A厚。在其它實(shí)施方案中，所述包含釕基材料或釕基合金的至少一個(gè)層小于約200A厚。在又一實(shí)施方案中，所述包含釕基材料或釘基合金的至少一個(gè)層小于約150A厚。對(duì)于所述包含元素周期表第IV、V或VI族中的至少一種元素的至少一個(gè)層同樣如此，其中所述一個(gè)層或多個(gè)層可各自小于約300A厚、約200A厚和/或小于約150A厚?？烧{(diào)整釕濃度控制粘合性和鍍銅能力。將TiZr和TiZrN與釕比較，表現(xiàn)出釕和釕基合金在這類應(yīng)用中的優(yōu)越性。例如，TiZr和TiZrN對(duì)Cu擴(kuò)散分別表現(xiàn)出直到550℃和650℃的良好的阻擋強(qiáng)度，Ru直到700℃都表現(xiàn)出優(yōu)異的阻擋強(qiáng)度。大多數(shù)PVD金屬膜都表現(xiàn)出壓縮應(yīng)力，但阻擋層-Cu復(fù)合膜最終變成拉伸性的，這削弱了粘合性。另一方面，PVDTiZr表現(xiàn)出低的拉伸應(yīng)力，并因此在沉積Cu時(shí)不能表現(xiàn)出應(yīng)力狀態(tài)的反轉(zhuǎn)。特別地，TiZr-Ru合金對(duì)于阻擋層應(yīng)用有利，尤其考慮它良好的粘合性和直接鍍Cu能力。除了雙層阻擋層設(shè)計(jì)外，TiZr-Ru合金允許在單次沉積過(guò)程中制備膜。本文描述的合金和材料可用于形成賊射靶，本文考慮的那些耙包括任何合適的形狀和尺寸，取決于應(yīng)用和PVD過(guò)程中使用的裝置。本文考慮的濺射靶還包括表面材料和芯材料，其中表面材料被結(jié)合到芯材料上。表面材料為靶的及時(shí)在任何可測(cè)量點(diǎn)處暴露于能量源的那部分，并還為整個(gè)靶材料的用于產(chǎn)生需要作為表面涂層的原子的那部分。本文使用的術(shù)語(yǔ)"結(jié)合"意味著物質(zhì)或部件的兩部分的物理連接(粘合劑、連接界面材料)或物質(zhì)或部件的兩部分的物理和/或化學(xué)吸引力，包括鍵合力如共-價(jià)和離^子鍵合^和非鍵合力如范德華:、靜電、庫(kù)侖、氫鍵合和/或磁吸引力。表面材料和芯材料通常可包括相同的元素構(gòu)成或化學(xué)組成/組分，或可改變或變化表面材料的元素構(gòu)成和化學(xué)組成以不同于芯材料。在大多數(shù)實(shí)施方案中，表面材料和芯材料包括相同的元素構(gòu)成和化學(xué)組成。但是，在檢測(cè)靶有效壽命何時(shí)結(jié)束可能很重要或沉積混合材料層很重要的實(shí)施方案中，可定制表面材料和芯材料以包括不同的元素構(gòu)成或化學(xué)組成。設(shè)計(jì)芯材料為表面材料提供支撐，和可能在賊射過(guò)程中提供額外原子以及關(guān)于靶有效壽命何時(shí)結(jié)束的信息。例如，在芯材料包含不同于初始表面材料的材料，并且質(zhì)量控制設(shè)備檢測(cè)到在靶和晶片之間的空間中芯材料原子的存在的情況下，靶可能需要被取下并重新加工或完全丟棄，因?yàn)橥ㄟ^(guò)在已有的表面/晶片層上沉積不合需要的材料可能損害金屬涂層的化學(xué)完整性和元素純度。芯材料也為不包含宏觀尺度變形或微坑的濺射耙那部分，如PCT申請(qǐng)序列號(hào)PCT/US02/06146和美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)10/672690中描述的那些，這兩者共同為HoneywellInternationalInc.所有，并在本文中全文引入作為參考。換句話說(shuō)，芯材料在結(jié)構(gòu)和形狀上通常是均勻的。濺射靶通?？砂躠)可靠地形成為濺射靶；b)當(dāng)用任何能量源轟擊時(shí)從靶上濺射；和c)適合在晶片或表面上形成最終或前體層的任何材料。被考慮制成合適濺射靶的材料有金屬、金屬合金、導(dǎo)電聚合物、導(dǎo)電復(fù)合材料、導(dǎo)電單體、介電材料、硬掩膜材料和任何其它合適的濺射材料。本文使用的術(shù)語(yǔ)"金屬"指在元素周期表d-區(qū)和f-區(qū)中的那些元素，以及具有類金屬性質(zhì)的那些元素如硅和鍺。本文使用的術(shù)語(yǔ)"d-區(qū)"指具有填充環(huán)繞元素核的3d、4d、5d和6d軌道的電子的那些元素。本文使用的術(shù)語(yǔ)"f-區(qū)"指具有填充環(huán)繞元素核的4f和5f軌道的電子的那些元素，包括鑭系元素和鄰了系元素?？紤]的金屬包括那些前面描述的釕基材料和合金，其還可包括鈦、硅、鈷、銅、鎳、鐵、鋅、釩、鋯、鋁和鋁基材料、鉭、鈮、錫、鉻、鉑、釔、金、纟艮、鴒、鉬、鈰、钷、釷或它們的組合。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，術(shù)語(yǔ)"和它們的組合"在本文中用于指可能在一些濺射靶中存在金屬雜質(zhì)，如具有鉻和鋁雜質(zhì)的銅賊射靶，或可存在組成濺射靶的金屬和其它材料的故意組合，如包括合金、硼化物、碳化物、氟化物、氮化物、硅化物、氧化物和其它的那些輩巴。通過(guò)由本文討論的靶濺射原子產(chǎn)生的薄層或膜可形成在大量或連貫(consistency)層上，包括其它金屬層、襯底層、介電層、硬掩膜層或蝕刻停止層、光刻層、抗反射層等。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，介電層可包括HoneywellInternationalInc.考慮、生產(chǎn)或公開的介電材料，包括但不限于a)FLARE(聚(亞芳基醚))，如頒布的專利US5959157、US5986045、US6124421、US6156812、US6172128、US6171687、US6214746和未決申請(qǐng)09/197478、09/538276、09/544504、09/741634、09/651396、09/545058、09/587851、09/618945、09/619"7、09/792606中公開的那些化合物；b)金剛烷基材料，如未決申請(qǐng)09/545058、2001年10月17日提交的PCT/US01/22204、2001年12月31日提交的PCT/US01/50182、2001年12月31日提交的60/345374、2002年1月8日提交的60/347195和2002年1月15曰提交的60/350187中顯示的那些；c)共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利5115082、5986045和6143855以及共同轉(zhuǎn)讓的2001年4月26日公布的國(guó)際專利公布WO01/29052和2001年4月26日公布的WO01/29141;和(d)納米多孔二氧化硅材料和二氧化硅基化合物，如頒布專利US6022812、US6037275、US6042994、US6048804、US6090448、US6126733、US6140254、US6204202、US6208014以及未決申請(qǐng)09/046474、09/046473、09/111084、09/360131、09/378705、09/234609、09/379866、09/141287、09/379484、09/392413、09/549659、09/488075、09/566287和09/214219中公開的那些化合物，本文引入它們?nèi)淖鳛閰⒖?；?e)HoneywellHOSP⑧有機(jī)硅氧烷。晶片或襯底可包括任何所需的基本實(shí)心材料。尤其理想的襯底會(huì)包括膜、玻璃、陶瓷、塑料、金屬或帶涂層金屬、或復(fù)合材料。在一些實(shí)施方案中，襯底包括砷化硅或鍺?；蚓砻?、封裝表面如鍍銅、銀、鎳或金的引線框中發(fā)現(xiàn)的、銅表面如電路板或封裝互連跡線中存在的、通孔壁或加強(qiáng)桿(Stiffener)界面("銅"包括考慮棵銅、銅合金和它的氧化物)、聚合物基封裝或板界面如聚酰亞胺基柔性封裝中存在的、鉛或其它金屬合金焊球表面、玻璃和聚合物如聚酰亞胺。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，襯底包括封裝和電路板工業(yè)中常見的材料，如硅、銅、玻璃或聚合物。本文考慮的襯底層還可包括至少兩個(gè)材料層。構(gòu)成襯底層的一個(gè)材料層可包括先前描述的襯底材料。構(gòu)成襯底層的其它材料層可包括聚合物、單體、有機(jī)化合物、無(wú)機(jī)化合物、有機(jī)金屬化合物的層、連續(xù)層和納米多孔層。如果需要材料是納米多孔的而不是連續(xù)的，則襯底層還可包括大量空隙。空隙一般為球形的，但可替代地或另外具有任何合適形狀，包括管狀、片狀、盤狀或其它形狀。還考慮空隙可具有任何合適的直徑。進(jìn)一步考慮至少部分空隙可與鄰近的空隙連接形成具有大量連接或"開放"孔隙的結(jié)構(gòu)。空隙優(yōu)選具有小于1微米的平均直徑，更優(yōu)選具有小于ioo納米的平均直徑，還更優(yōu)選具有小于10納米的平均直徑。進(jìn)一步考慮空隙可均勻或隨機(jī)分散在襯底層內(nèi)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，空隙均勻分散在襯底層內(nèi)?？紤]提供的表面可為任何合適的表面，如本文所述，包括晶片、襯底、介電材料、硬掩模層、其它金屬、金屬合金或金屬?gòu)?fù)合層、抗反射層或任何其它合適的層狀材料。在表面上產(chǎn)生的涂層、層或膜還可具有任何合適或所需的厚度——從1個(gè)原子或分子厚(小于1納米)到毫米厚度。本文描述的釕基合金和材料以及相關(guān)的賊射耙和沉積源可#:引入到任何生產(chǎn)、構(gòu)造或以其它方式改進(jìn)電子、半導(dǎo)體和通訊/數(shù)據(jù)傳送部件的工藝或生產(chǎn)設(shè)計(jì)中。本文考慮的電子、半導(dǎo)體和通訊部件通常被認(rèn)為包括可用在電子類、半導(dǎo)體類或通訊類產(chǎn)品中的任何層狀部件?？紤]的部件包括微芯片、電路板、芯片封裝、隔板、電路板的介電部件、印刷-接線板、觸控板、波導(dǎo)、光纖和光子傳送和聲波傳送部件、使用或結(jié)合雙鑲嵌(dualdamascence)工藝制造的任何材料、和電路板的其它部件，如電容器、感應(yīng)器和電阻器?？稍跍?zhǔn)備好用于工業(yè)或被其它消費(fèi)者使用的意義上對(duì)電子類、半導(dǎo)體類和通訊類/數(shù)據(jù)傳送類產(chǎn)品進(jìn)行"最終制備"。最終制備的消費(fèi)產(chǎn)品的例子有電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、蜂窩式電話、尋呼機(jī)、掌上型管理器、便攜式收音機(jī)、汽車立體聲系統(tǒng)和遙控裝置。還考慮的有"中間"產(chǎn)品如可能用在最終制備產(chǎn)品中的電路板、芯片封裝和鍵盤。電子、半導(dǎo)體和通訊/數(shù)據(jù)傳送產(chǎn)品還可包括處于從概念模型到最終放大模型的任何開發(fā)階段的原型部件(prototypecomponent)。原型可包含或不包含最終制備的產(chǎn)品中打算的所有實(shí)際部件，并且原型可具有由復(fù)合材料構(gòu)成的一些部件以便在最初測(cè)試時(shí)排除(negate)它們對(duì)其它部件的最初影響。實(shí)施例該研究中使用的靶材料為Honeywell3N級(jí)Ti-5原子。/。Zr合金(美國(guó)專利公布2003/0132123)下文中稱為TiZr)、3N5級(jí)Ta和3N5級(jí)Ru。TiZr和Ta耙由熱軋金屬板制成。添加5原子。/。Zr到Ti中產(chǎn)生平均晶粒尺寸小于10nm的微觀結(jié)構(gòu)。熱軋Ta的晶粒尺寸在30-50^im的范圍內(nèi)。圖1圖示了Ta和TiZr合金的光學(xué)顯孩i照片。Ti和Zr在周期表的相同族內(nèi)，并在整個(gè)組成范圍內(nèi)產(chǎn)生具有完全互溶性的固溶體。通過(guò)粉末冶金然后是最終真空熱處理制造Ru靶。最終制備的靶中的平均晶粒尺寸為~85pm。在允許先后沉積金屬、氮化物和銅而不破壞真空的AppliedMaterialsP5500Endura系統(tǒng)中通過(guò)反應(yīng)物理氣相沉積(PVD)制備氮化物膜。在200mm晶片上制備膜。利用該數(shù)據(jù)提出具體沉積條件。對(duì)一些Ru膜電化學(xué)鍍Cu以證實(shí)直接電鍍能力和評(píng)價(jià)整體粘合強(qiáng)度。對(duì)于用于Cu擴(kuò)散研究的試樣，用PVDTaN或化學(xué)氣相沉積(CVD)的Si3N4施加最終的罩層(capping)以保護(hù)銅膜在熱處理過(guò)程中不被氧化。使用盧瑟福背散射光譜(RBS)和掃描電鏡(SEM)測(cè)定Cu擴(kuò)散的范圍。利用透射電鏡(TEM)檢查膜微觀結(jié)構(gòu)。使用Flexus強(qiáng)度儀測(cè)量膜應(yīng)力。按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)帶試驗(yàn)方法[8]和通過(guò)SEM橫截面檢查來(lái)評(píng)價(jià)粘合強(qiáng)度。值得表?yè)P(yáng)地，發(fā)現(xiàn)后面的SEM方法是評(píng)價(jià)粘合強(qiáng)度和測(cè)定Cu擴(kuò)散程度的最有力的精確方法。當(dāng)劈開晶片用于SEM檢查時(shí)，如果存在弱界面，就會(huì)發(fā)生剝離。這在SEM下是可見的，即使帶試驗(yàn)不能識(shí)別所述弱鍵合界面。用CDEResMap4點(diǎn)電子探針測(cè)量膜層電阻(FilmSheetResistance)(Rs)。通過(guò)校正的p=Rst公式給出體積電阻率(p)，其中"t"為膜厚度。膜厚度來(lái)自于膜重量和比重，以及利用SEM沖黃截面方法實(shí)現(xiàn)的適當(dāng)4交正的沉積速度。結(jié)果和討論賊射耙熱軋Ti-5原子y。Zr合金的維氏硬度值為約210ksi(1.45GPa),幾乎是Ta的值(Hv=85ksi或0.59GPa)的三倍。兩種金屬在200。C下熱退火24小時(shí)后沒(méi)有明顯的硬度變化，表明靶在賊射過(guò)程中將保持穩(wěn)定。TiZr和Ta的0.2%屈服強(qiáng)度分別為68和33ksi。TiZr合金的提高強(qiáng)度歸因于通過(guò)添加大的Zr原子獲得的固溶硬化和相關(guān)的晶粒尺寸細(xì)化。靶的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性是重要的，尤其對(duì)于要求高功率操作的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，如在長(zhǎng)射程(longthrow)自電離等離子(SIP)系統(tǒng)中。除了優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度外，TiZr成本低，重量較輕，更易于裝卸，更易于制造均勻織構(gòu)，能得到高純度，并且供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)小。六方密堆(h.c.p.)TiZr產(chǎn)生均勻的晶粒織構(gòu)，因此沒(méi)有觀察到與不均勻晶粒織構(gòu)有關(guān)的沉積速度變化。另一方面，已知鍛造Ta經(jīng)常產(chǎn)生高度織構(gòu)化或帶狀靶以及不能接受的膜均勻性[14]。這主要是因?yàn)閎.c.c.Ta中的滑移系往往留下鑄造態(tài)晶粒(as-castgrain)的永久性痕跡，導(dǎo)致在退火后形成帶狀或織構(gòu)化微觀結(jié)構(gòu)。沉積性能晶粒尺寸的細(xì)化尤其重要，因?yàn)榘芯Я３叽绮粌H影響機(jī)械強(qiáng)度而且影響沉積產(chǎn)率和階梯覆蓋(Stepcoverage)。圖2比較了具有4.3縱橫比(AR)的0.4|im通孔的TaN階梯覆蓋和AR=5的0.16pm通孔的TiZrN階梯覆蓋。利用氮?dú)庠?kW功率的離子金屬等離子(IMP)室中在14mT(25sccmAr,28sccmN2)下反應(yīng)沉積TaN。在6.5kW功率的常規(guī)Widebody室中在4.3mT(55sccmAr，75sccmN2)下沉積TiZrN膜。顯然，當(dāng)相關(guān)于沉積膜總厚度比較側(cè)壁覆蓋時(shí)，較小的晶粒尺寸TiZr靶可見地輸送更好的階梯覆蓋，而不管常規(guī)沉積方法和較小的通孔結(jié)構(gòu)。已證實(shí)，較細(xì)晶粒靶由于對(duì)賊射原子束的準(zhǔn)直性提高而提供較長(zhǎng)的靶壽命[15,16]。物理原理基于以下事實(shí)從凹下的晶粒邊界濺射出的原子比從平的晶粒表面賊射出的那些更聚焦，和通過(guò)引入更多的晶粒邊界槽或通過(guò)細(xì)化晶粒尺寸增加了準(zhǔn)直束的分?jǐn)?shù)。由于聚焦的原子束具有較少的離位束，因此提高了沉積產(chǎn)率和階梯覆蓋。同時(shí)，減少的側(cè)壁沉積延長(zhǎng)了屏蔽體壽命和使室維護(hù)頻率更少。粘合盡管Ta和TaN都表現(xiàn)出對(duì)Cu擴(kuò)散的優(yōu)異阻擋強(qiáng)度，但采用TaN/Ta雙層設(shè)計(jì)用于阻擋層應(yīng)用，因?yàn)門a到電介質(zhì)(即Si，Si02)的粘合差。這主要?dú)w因于下面部分中描述的Ta膜的高壓縮應(yīng)力。在雙層設(shè)計(jì)中，必須加入金屬Ta作為膠合層(gluelayer),因?yàn)镃u不能很好地粘著到氮化物上。對(duì)各種膜疊層進(jìn)行粘合強(qiáng)度的廣泛表征以理解粘合本質(zhì)。只有突出的結(jié)果匯總在表I中。這項(xiàng)工作的主要?jiǎng)訖C(jī)是確定能提供良好粘合強(qiáng)度、良好阻擋強(qiáng)度和直接電化學(xué)鍍銅能力即使用Ru的阻擋層設(shè)計(jì)。結(jié)果表明單獨(dú)Ru不能提供對(duì)電介質(zhì)的充分粘合強(qiáng)度，Cu不能很好地粘著到氮化物如TaN和TiZrN上，發(fā)現(xiàn)Ta對(duì)電介質(zhì)的粘合非常差。Ta和TiZr都不允許直接電化學(xué)鍍Cu。因此，在電鍍Cu前沉積PVDCu-晶種層。對(duì)于Ru試樣，使用PVD和ECP兩種方法用于Cu沉積。兩者對(duì)應(yīng)力和粘合產(chǎn)生基本相同影響。在所有被試驗(yàn)基體中，只有TiZr/Ru、TiZrN/Ru和TaN/Ru雙層被確定為滿足粘合和電鍍要求的可接受候選者。仔細(xì)分析表明，粘合強(qiáng)度主要由膜應(yīng)力支配。在下面部分中核查這種分析。表I各種膜疊層的粘合強(qiáng)度</column></row><row><column>疊層</column><column>帶試驗(yàn)</column><column>沉積條件</column></row><row><column>SI/SI02><25nmRu/1yimCu</column><column>失敗</column><column>Ru2KW100C,Cu@2kW/RT</column></row><row><column>Si/Sl02/20nmTaN><1Cu</column><column>失敗</column><column>TaN◎4kW/100C,Cu◎2kW/RT</column></row><row><column>Si/SI02/20nmTiZrN><1)imCu</column><column>失敗</column><column>TiZrN@4kW/100C,Cu22kW/RT</column></row><row><column>Sl/SiCbXOnmTa/10nmRu/1wnCu</column><column>失敗</column><column>Ta@2kW/100C,Ru@2kW/100C</column></row><row><column>Sl/SiO/20nmTaN/10師Ru/1umCu</column><column>通過(guò)</column><column>TaN@4kW/200C,Ru@2kW/200C</column></row><row><column>Si/SiO7/20nmTiZr/10nmRu/1nmCu</column><column>通過(guò)</column><column>TIZr2kW/100C,Ru敘2kW/100C</column></row><row><column>Si/siO,/20nmTiZrN/10nmRu/1則Cu</column><column>通過(guò)</column><column>TiZrN@4,200C,Ru啦kW/200C</column></row><row><column>><符號(hào)代表失敗界面應(yīng)力使用眾所周知的用于雙軸膜應(yīng)力的Stoney方程進(jìn)行應(yīng)力分析。這里，ci為以SI單位[Pa]表示的平均膜應(yīng)力，E為襯底的彈性模量[Pa]，v為泊松比，t為膜厚度[m],h為襯底厚度[m]，R^和R2分別為膜沉積前和后的曲率半徑[m]。在應(yīng)力計(jì)算中，E/(l-v)4.8xlO"Pa用于(100)Si。<formula>seeoriginaldocumentpage14</formula>圖3比較了作為膜厚度函數(shù)的Cu和Ru應(yīng)力趨勢(shì)。在環(huán)境溫度下用2kW功率在涂有Si3N4的Si晶片上沉積Cu膜，因?yàn)镃u通過(guò)Si02和Si擴(kuò)散。在涂Si02的晶片上沉積所有其它膜。在IO(TC下用2kW功率沉積釕膜。盡管銅膜相對(duì)于壓縮性Ru膜表現(xiàn)出拉伸應(yīng)力，但應(yīng)力趨勢(shì)對(duì)于Cu和Ru兩者來(lái)說(shuō)都隨膜厚度增加而從壓縮方向變化到拉伸方向。曲線的仔細(xì)檢查表明，當(dāng)應(yīng)力趨勢(shì)從壓縮變到拉伸方向(彎曲)時(shí)，發(fā)生帶拉伸試驗(yàn)粘合失效。在我們?cè)S多實(shí)驗(yàn)中一致觀察到"彎曲"和"粘合失效"之間的這種關(guān)聯(lián)[IO]。盡管應(yīng)力趨勢(shì)反轉(zhuǎn)對(duì)于Cu不明顯，但證據(jù)表明，Cu開始時(shí)也確實(shí)作為壓縮膜沉積，但在沉積過(guò)程中由于快速動(dòng)態(tài)退火而變?yōu)槔煨缘摹Ｒ阎~即使在室溫下也能退火[n]。下面進(jìn)一步詳細(xì)闡述這一點(diǎn)。通常，由于被顆粒(在這里被賊射原子)錘打而壓縮膜的噴丸處理作用，PVD膜在性質(zhì)上是壓縮性的。例如，典型過(guò)程Ar+離子能為400eV。如果這種Ar+離子能的一半轉(zhuǎn)移到'減射原子上，則原子將以大于10km/s的速度飛出。當(dāng)這些高速原子轟擊襯底時(shí)，若干損傷以位錯(cuò)形式被引入到膜內(nèi)，使得它成為壓縮性的。因此，PVD膜保持高的位錯(cuò)密度。這已通過(guò)TEM證實(shí)。位錯(cuò)中存放的能量變成恢復(fù)和再結(jié)晶的推動(dòng)力。這種效應(yīng)對(duì)于具有低熔點(diǎn)的金屬如純Al和Cu就更顯著。在合金化Al中，這種恢復(fù)由于溶質(zhì)釘扎而基本被阻止。盡管由于空間限制這里沒(méi)有示出，但應(yīng)力數(shù)據(jù)的仔細(xì)檢查表明Al和Cu確實(shí)沉積成壓縮膜，但由于沉積過(guò)程中的動(dòng)態(tài)恢復(fù)而變?yōu)槔煨缘?。這可通過(guò)在非常低的溫度下沉積膜來(lái)證實(shí)。有可能在Cu中出現(xiàn)不同的熱推動(dòng)恢復(fù)程度，取決于沉積條件，尤其當(dāng)襯底遇到高溫等離子環(huán)境時(shí)。圖4比較了作為在4kW功率下沉積的Ta和TiZr膜的襯底溫度的函數(shù)的應(yīng)力變化。所有膜厚度都為20nm。Ta膜表現(xiàn)出極高的壓縮應(yīng)力，對(duì)于大多數(shù)溫度范圍都超過(guò)2000MPa。盡管有高應(yīng)力，但沒(méi)有粘合失效，因?yàn)閼?yīng)力趨勢(shì)沒(méi)有劇烈變化(沒(méi)有彎曲效應(yīng))。但是，當(dāng)如下面所示在它們上面沉積拉伸性Cu膜時(shí)，對(duì)于高度壓縮性Ta膜來(lái)說(shuō)不能保持粘合穩(wěn)定性。TiZr膜在所有溫度下表現(xiàn)出在-150和+400MPa之間的大約中性應(yīng)力，并且沒(méi)有表現(xiàn)出所預(yù)料的粘合失效，即使在Cu沉積后。由于必須對(duì)實(shí)際設(shè)備中預(yù)期的膜疊層驗(yàn)證最終性能，因此在涂SiO2的Si晶片上制備三膜疊層20nm-Ta/10nm-Ru/l|im-Cu和20nm-TiZr/10nm-Ru/lnm-Cu。這產(chǎn)生幾個(gè)到若干nm厚膜，一般為通孔/溝槽的襯里厚度(linerthickness),取決于特征尺寸和使用的PVD方法。在IO(TC下用2kW功率沉積阻擋層金屬膜(Ta,TiZr,Ru),在環(huán)境溫度下用2kW功率沉積Cu膜。圖5顯示了對(duì)Ta/Ru/Cu和TiZr/Ru/Cu膜疊層而言作為襯底溫度的函數(shù)的應(yīng)力變化。對(duì)于兩種膜疊層，最終應(yīng)力值都在500MPa的范圍內(nèi)，表明最厚的Cu膜決定最終應(yīng)力，這可通過(guò)比較圖3和5看出。如所預(yù)料的，Ta基阻擋層膜由于在Cu沉積后應(yīng)力狀態(tài)從高壓縮反轉(zhuǎn)到拉伸性而未能通過(guò)帶拉伸試驗(yàn)。另一方面，中性TiZr-阻擋疊層保持優(yōu)異的粘合性，即使在Cu沉積后。顯然，應(yīng)力是粘合性的決定性因素之一。如所預(yù)料的，高熔點(diǎn)氮化物膜表現(xiàn)出非常高的壓縮應(yīng)力，對(duì)于在低于IOO'C沉積的TaN和TiZrN膜兩者來(lái)說(shuō)都〉3000MPa壓縮應(yīng)力。對(duì)于在20(TC和30(TC之間沉積的TiZrN膜，得到相當(dāng)中性的膜應(yīng)力，而TaN膜應(yīng)力即使在升高的沉積溫度下也保持壓縮性。盡管有高的壓縮應(yīng)力，但氮化物膜即使在Cu沉積后也表現(xiàn)出良好的粘合性。通常，例如，發(fā)現(xiàn)非金屬-非金屬鍵合同在Si(VTaN和Si02-TiZrN中的一樣好。最終的復(fù)合膜應(yīng)力對(duì)于20nm-TaN/10nm-Ru/lpm-Cu來(lái)說(shuō)為約450MPa拉伸力，對(duì)于20nm-TiZrN/10nm-Ru/lpm-Cu來(lái)說(shuō)為~300MPa拉伸力。為了電鍍Cu和擴(kuò)散阻擋強(qiáng)度評(píng)價(jià)，在200。C下沉積氮化物和Ru膜。圖6顯示了溫度對(duì)Si02上釕膜應(yīng)力的影響。釕膜應(yīng)力隨沉積溫度增加從壓縮性變成拉伸性。鍍Cu即使在5nm薄Ru膜上，也能無(wú)任何困難地直接電鍍Cu。粘合試驗(yàn)表明對(duì)于TiZr/Ru/ECP-Cu或TiZrN/Ru/ECP-Cu都沒(méi)有脫層問(wèn)題，意味著就應(yīng)力而言，TiZr/Ru和TiZrN/Ru阻擋層對(duì)于PVD和ECPCu兩者都適宜。通常，金屬-非金屬鍵合(例如Ta-SiO"比金屬-金屬鍵合(例如Ta-Cu)弱。不能在Ta或Ti上鍍Cu與阻止粘合的存留氧化物層有關(guān)，而不是與高的電阻率相關(guān)。Cu可被鍍?cè)赥a和Ti上，但不能很好粘住。Cu和Ru都形成氧化物，但處于不太穩(wěn)定狀態(tài)，因?yàn)榕cTa和Ti相比它們氧親合性相對(duì)低，這在表II中比較。釕具有對(duì)氧的低結(jié)合能，對(duì)氧化物形成的高標(biāo)準(zhǔn)吉布斯能，和與Cu的可比電負(fù)性。已知薄的銅氧化物當(dāng)接觸硫酸時(shí)能容易地溶解?？紤]Ru為比銅更貴重的金屬，不太穩(wěn)定的釕氧化物被認(rèn)為在酸中能容易溶解，有利于鍍Cu。表II電負(fù)性、氧鍵合能和標(biāo)準(zhǔn)吉布斯能<table><row><column>元素</column><column>電負(fù)性</column><column>氧鍵</column><column>鍵合能kcal/mo1</column><column>氧化物形式</column><column>△G°(293K)kcal/mol</column></row><row><column>Cu</column><column>1.9</column><column>Cu-O</column><column>96</column><column>l/2Cu20</column><column>-15.93</column></row><row><column>Ru</column><column>2.2</column><column>Ru-0</column><column>43</column><column>Ru02</column><column>-55.37</column></row><row><column>Ta</column><column>1.5</column><column>Ta-0</column><column>198</column><column>l/2Ta205</column><column>-220.85</column></row><row><column>Ti</column><column>1.54</column><column>Ti-O</column><column>168</column><column>TiO</column><column>-116.06</column></row><table>阻擋強(qiáng)度為了評(píng)價(jià)對(duì)Cu擴(kuò)散的阻擋強(qiáng)度，利用35sccmAr和75sccmN2氣流速在400°C/6.5kW/5mT下沉積TaN和TiZrN膜。RBS分析表明，金屬-氮的化學(xué)計(jì)量比在Ta0.6-0.4N0.4-0.6(TiZr)0.47-o.60N0.53-0.40的范圍內(nèi)。膜中的Ti/Zr比與靶的幾乎相同，因此濺射似乎沒(méi)有改變耙或膜組成。在400。C/2kW/2.3mTAr壓力下沉積Ta和TiZr金屬。在退火前施加Si3N4罩層以保護(hù)膜不被氧化。通過(guò)沉積5nmRu然后是~200nmCu最后是TaN罩層來(lái)制備Ru膜疊層。在100。C下沉積釕，在環(huán)境溫度下沉積Cu。金屬的阻擋強(qiáng)度通常低于它的對(duì)應(yīng)氮化物的阻擋強(qiáng)度。TaN和TiZrN兩者直到700。C都表現(xiàn)出優(yōu)異的阻擋強(qiáng)度，而金屬Ta和TiZr在直到550。C表現(xiàn)出穩(wěn)定性。作為金屬，Ru直到700。C都表現(xiàn)出超常的阻擋強(qiáng)度。下面提供具體的例子。SEM一黃截面顯示了在750℃下退火1小時(shí)后通過(guò)TaN和TiZrN的明顯Cu擴(kuò)散，如圖7中所示。但是，在70(TC下，即使在退火5小時(shí)后也沒(méi)有Cu擴(kuò)散跡象。圖8比較了TaN和TiZrN兩者退火1和5小時(shí)的試樣的RBS曲線。在這種情況下，在RBS分析前除去Cu層，以確保表面Cu不會(huì)影響分析。通過(guò)分別用濃HF和稀HN03酸化學(xué)拋光除去Si;N4和Cu層。在1和5小時(shí)退火的試樣之間沒(méi)有可辨別的RBS光譜差異和在RBS光譜中沒(méi)有Cu的痕跡。圖9顯示了在650。C下退火1小時(shí)的TiZrN的TEM微觀結(jié)構(gòu)和在55(TC下退火1小時(shí)的TiZr的SEM微觀結(jié)構(gòu)的橫截面圖。在任何一種情況下，襯底都是干凈的，沒(méi)有Cu擴(kuò)散的跡象。圖10說(shuō)明經(jīng)過(guò)700℃1小時(shí)的Ru的阻擋強(qiáng)度。SEM橫截面顯示5nm薄Ru阻擋層沒(méi)有Cu擴(kuò)散跡象。對(duì)于在750℃下退火1小時(shí)的試樣，觀察到擴(kuò)散區(qū)域的零星片。但是，存在Ru/Cu界面的明顯變壞，這可在SEM橫截面中看到，尤其對(duì)于在750℃下退火的試樣。盡管不存在已知的在這個(gè)溫度下形成的Ru-Cu相，但似乎在升高的溫度下的Ru-Cu相互作用導(dǎo)致金屬間化合物形成，削弱了Ru-Cu界面鍵合。圖11圖示了在550和650℃下退火1小時(shí)的TiZr/Ru/Cu和TiZrN/Ru/Cu疊層的SEM橫截面顯微照片。TiZr/Ru直到550℃都表現(xiàn)出優(yōu)異的阻擋強(qiáng)度、沒(méi)有Cu擴(kuò)散和沒(méi)有脫離，但在650℃下有明顯的阻擋層損壞。由于Ru表現(xiàn)出直到70(TC都阻擋Cu擴(kuò)散，因此在650擴(kuò)散。、盡管有損壞，:在Cu/阻擋層/襯底界面處沒(méi)有脫離。、TiZrN/Ru對(duì)于兩個(gè)溫度都表現(xiàn)出優(yōu)異的粘合性和阻擋強(qiáng)度，如同意料的一樣。在迄今檢查的所有阻擋層中，尤其作為金屬，發(fā)現(xiàn)釕是最好的擴(kuò)散阻擋物。但是，它對(duì)電介質(zhì)的弱粘合強(qiáng)度使它成為弱的竟?fàn)幷摺a也表現(xiàn)出對(duì)電介質(zhì)的弱粘合性?？傊?，觀察到的阻擋強(qiáng)度以增加順序?yàn)門a(550℃)、TiZr(550℃)、TiZr/Ru(550℃)、TaN(700℃)、TiZrN(700℃)、TaN/Ru(700℃)、TiZrN/Ru(700℃)和Ru(700℃)。考慮粘合性和電鍍，TiZr/Ru、TiZrN/Ru和TaN/Ru被確定為阻擋層應(yīng)用的三個(gè)最佳竟?fàn)幷?。電阻率圖12圖示了Ta、Ti、Ru和Cu的作為膜厚度函數(shù)的電阻率測(cè)量值。厚膜的電阻率值對(duì)于在IO(TC下沉積的Ta而言是15μΩ-cm,64(Ti,100。C)，13(Ru,100°C)、10(Ru,400°C)和1.9(Cu,RT)。與充分退火的金屬的體積電阻率值相比，這些有些高，見表III。過(guò)大的電阻率歸因于細(xì)柱狀晶粒邊界和PVD膜中通常高的位錯(cuò)處增強(qiáng)的電子散射。如所預(yù)料的，400。C沉積的Ru的電阻率^氐于IO(TC沉積的Ru的電阻率。由于表面和界面處增強(qiáng)的電子散射，電阻率(p)基本隨膜厚度降低而增加。通過(guò)^TVp可計(jì)算平均自由程長(zhǎng)度(X)，其中T為碰撞之間的平均自由時(shí)間，Vp為費(fèi)米速度。通過(guò)p膜ocp體積(l+X/t)可關(guān)聯(lián)膜電阻率和體積電阻率，其中t為膜厚度。詳細(xì)計(jì)算方法可在文獻(xiàn)[18，19]和其它固態(tài)物理教科書中找到?？傮w上，實(shí)驗(yàn)測(cè)量的膜電阻率值比理論預(yù)測(cè)值高很多，同樣是由于PVD膜中高的缺陷密度。在圖12顯示的數(shù)據(jù)中，Ta顯示出不常見的雙峰電阻率趨勢(shì)和電阻率值，比40nm薄的膜為大于200(aQ-cm，幾乎與Ti的相同。因此，對(duì)于微電子互連襯里應(yīng)用所預(yù)料的膜，似乎Ta在電阻率方面沒(méi)有超過(guò)Ti的優(yōu)勢(shì)。已知Ta在Si02上成核為四方卩-Ta(高電阻率)，在TaN上成核為b.c.c.a-Ta(低電阻率)[20]。結(jié)果表明，Ta最初以卩-形式在Si02上成核，然后當(dāng)Ta-膜變厚時(shí)以a-形式生長(zhǎng)。另一方面，Ru表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)偷碾娮杪剩瑢?duì)于10nm膜來(lái)說(shuō)小于26pQ-cm。顯然，低電阻率是TiZr/Ru用于阻擋層應(yīng)用的額外優(yōu)點(diǎn)。表III所選金屬的理論平均自由程長(zhǎng)度和體積電阻率和膜電阻率<table><row><column>元素λnmρ(體積)uΩ-cmρ(5nm)uΩ-cm</column></row><row><column>Cu39</column><column>1.67</column><column>14.96</column></row><row><column>Ru10.2</column><column>7.13</column><column>21.68</column></row><row><column>Ta3.81</column><column>14.1</column><column>25.55</column></row><row><column>Ti0.83</column><column>42.1</column><column>49.1</column></row><table>氮化物膜的電阻率值大大高于它們的對(duì)應(yīng)金屬。圖13圖示了對(duì)于厚于200nm的膜來(lái)說(shuō)作為沉積功率的函數(shù)的電阻率值。TaN在2kW下具有2280|iQ-cm的異常高電阻率值，隨著功率增加到8.6kW，其迅速降低到254^ifl-cm。另一方面，TiZrN膜的電阻率表現(xiàn)出不僅隨功率幾乎無(wú)變化而且在所有功率水平下都是低得多的值，在功率從2增加到8.6kW時(shí)，分別僅僅從106變化到69^Q-cm。SEM和TEM檢查表明，異常高的TaN電阻率與低比重和隨沉積功率降低而增加的高非晶態(tài)分?jǐn)?shù)有關(guān)。在沉積功率從2增加到8，6kW時(shí)，密度從3.8增加到13.9g/cm3，并伴隨膜電阻率降低。因此，公開了新型釕材料和合金的具體實(shí)施方案和應(yīng)用，以及它們?cè)跉庀喑练e或原子層沉積中的應(yīng)用和由它們產(chǎn)生的膜。但是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯而易見，只要不脫離本文的發(fā)明思想，除了已經(jīng)描述的那些以外的許多更多改變是可能的。因此，本發(fā)明主題除了在附屬權(quán)利要求的精神中外不受限制。此外，在解釋說(shuō)明書和權(quán)利要求書時(shí)，所有術(shù)語(yǔ)應(yīng)按與上下文一致的最寬可能方式來(lái)解釋。尤其是術(shù)語(yǔ)"包括"應(yīng)被解釋為以非排他性方式涉及元件、部件或步驟，表明提到的元件、部件或步驟可與沒(méi)有專門提到的其它元件、部件或步驟一起存在、或利用或結(jié)合。參考文獻(xiàn)注下面的一些參考文獻(xiàn)已經(jīng)直接在本申請(qǐng)的正文中引用。在申請(qǐng)正文中未直接引用的那些文獻(xiàn)被視為總體上有助于本申請(qǐng)的主題或提供一般知識(shí)的那些文獻(xiàn)。1.OliverChyanetal.,Abs.595，20thMeeting,TheElectrochemicalSociety,Inc.,(2003).2.La加，etal.,USP6,787,912(2004).3.FredFisHj咖，USP6,787,833(2004).4.,EugeneP.Marsh,USP6,787,449(2004).5.Dong-SooYoonandJaeSungRho，IEEEElectronDeviceLetters,23(4)(2003)p.176.6.A.H.Fisher，A.vonGlaswo,S.Penka,andF,Unget,Proc.HTC2003，IEEEElectomDevicesSociety(2003)253.7.D.Edelstein,C.Uzoh,C.Cabral，Jr.,P.DeHaven，P.Buchwalter，A.Simon,E.Coo加y,S.MalhotrD,Klaus,H.Rathore,B.Agarwala，andD.Nguyen,Proc.HTC2001,IEEEElectronDevicesSociety(2001)9.8.BarryL.Chin,GongdaYao，Peijun,JianmingFu,andLiangChen,SemiconductorInternational,24(2001)107.9.IsWtaGoswamiandRaviLaxman,SemiconductorInternational,27(5)(2004)p.49.10.EalLee,NicoleTruong,NancyIwamoto,WernerHort，MikePinter,andJanineKardokus,submittedtoIITC2005.11.PaulBesser，AraitMarathe,LarryZhao,MatthewHerrickjCristianoCapa印o,Hi幼o(hù)Kawasaki,TechnicalDigest-International邁ec加nDevicesMeeting(2000)，pp.119-122.12.K.Y.Lim,Y,S.Lee，Y,D.Chung,I.W.Lyo，C.N.Whang,J.Y,Won,H.J.Kang.Appl.Phys.A70(2000)p.431,13.Cross-cuttapetestbyASTMD3359-95,AnnualBookofASTMStandards,Vo，06.01.14.ChristopherA.MichalulqJ,ElectronicMaterials,31(1)(2002)2-9.15.EalLee,CaraHutchison,AnilBhanap，NicoleTruong,RobertPrater,MikePinter,andWuwenYi，AdvancesElectronicsMarmfacturingTechnology,www.Vertilog.com，V-EMT1:16(2004).16.EalLee，NicoleTruong,BobPrater,WuwenYi,andJani加Kardokus，submittedtoJ.Vac.Sci.Technol.B17.Qing-TangJiangandMichaelE.Thomas,J,Vac.Sci.Technol.B19(3)(2001)p.762.18.FrankJ.Blatt，"PhysicsofElectronicConductioninSolids,"McGraw-Hill,NewYork196819.S.O,Kasap，'TPrincipesofElectronicMaterialsandDevices,"McGrawHill,NewYork,2002.20.MartinTraving,GllntherSchindler,GemotSteinlesberger,WernerSteinhOgl,andManfredEngelh虹dt，SemiconductorInternational26(8)(2003)p.73.權(quán)利要求1.用于氣相沉積或原子層沉積的合金，包括釕和來(lái)自元素周期表第IV、V或VI族中的至少一種元素或其組合。2.權(quán)利要求1的合金，其中所述至少一種元素包括Ta、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Mo、W或其組合。3.權(quán)利要求1的合金，還包括硅、氧、氮或其組合。4.一種賊射靶，包括權(quán)利要求1的合金。5.權(quán)利要求1的合金，其中氣相沉積包括物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積。6.使用權(quán)利要求1的合金產(chǎn)生的膜。7.權(quán)利要求6的膜，其中所述膜為銅擴(kuò)散阻擋膜。8.權(quán)利要求7的膜，其中所述膜用于無(wú)核銅電鍍。9.權(quán)利要求6的膜，其中與由非釕基合金產(chǎn)生的膜相比，所述膜具有提高的粘合性。10.用權(quán)利要求4的濺射靶形成的部件。11.結(jié)合權(quán)利要求6的膜的部件。12.—種層狀材料，包括包含釕基材料或釕基合金的至少一個(gè)層；和包含來(lái)自元素周期表第IV、V或VI族中的至少一種元素或其組合的至少一個(gè)層。13.權(quán)利要求12的材料，其中所述至少一種元素包括Ta、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Mo、W或其組合。14.權(quán)利要求12的材料，其中所述包含元素周期表第IV、V或VI族中的至少一種元素或其組合的至少一個(gè)層還包括硅、氧、氮或其組合。15.權(quán)利要求12的層狀材料，其中所述材料為銅擴(kuò)散阻擋膜。16.權(quán)利要求15的層狀材料，其中所述材料用于無(wú)核銅電鍍。17.權(quán)利要求16的層狀材料，其中與由非釕基材料產(chǎn)生的層狀材料相比，所述材料具有提高的粘合性。18.權(quán)利要求12的層狀材料，其中所述包含釕基材料或釕基合金的至少一個(gè)層中的每一個(gè)都小于約300A厚。19.權(quán)利要求18的層狀材料，其中所述包含釕基材料或釕基合金的至少一個(gè)層中的每一個(gè)都小于約200A厚。20.權(quán)利要求19的層狀材料，其中所述包含釕基材料或釕基合金的至少一個(gè)層中的每一個(gè)都小于約150A厚。21.權(quán)利要求12的層狀材料，其中所述包含元素周期表第IV、V或VI族中的至少一種元素的至少一個(gè)層中的每一個(gè)都小于約300A厚。22.權(quán)利要求21的層狀材料，其中所述包含元素周期表第IV、V或VI族中的至少一種元素的至少一個(gè)層中的每一個(gè)都小于約200A厚。23.權(quán)利要求22的層狀材料，其中所述包含元素周期表第IV、V或VI族中的至少一種元素的至少一個(gè)層中的每一個(gè)都小于約150A厚。24.權(quán)利要求12的層狀材料，包括至少一個(gè)附加材料層。25.權(quán)利要求24的層狀材料，其中所述至少一個(gè)附加材料層包括銅、銅合金或它們的組合。26.結(jié)合權(quán)利要求12的層狀材料的部件。全文摘要本文描述了用于氣相沉積或原子層沉積的合金，其包括釕和來(lái)自元素周期表第IV、V或VI族中的至少一種元素或其組合。另外，本文描述了一種層狀材料，包括包含釕基材料或釕基合金的至少一個(gè)層和包含來(lái)自元素周期表第IV、V或VI族中的至少一種元素或其組合的至少一個(gè)層。文檔編號(hào)C22C27/00GK101208444SQ200580050199公開日2008年6月25日申請(qǐng)日期2005年4月21日優(yōu)先權(quán)日2005年4月21日發(fā)明者D·莫拉萊斯,E·李,N·特隆,R·普拉特申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司