BARRIER STACK WITH IMPROVED BARRIER PROPERTIES

• Main Authors: NAGEL, NICOLAS, MOON, BUM-KI, BEITEL, GERHARD, ADOLF, IMAI, KEITARO, YAMAKAWA, KOJI, HILLIGER, ANDREAS
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 24.07.2003
• Edition: 7
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ELECTRICITY; SEMICONDUCTOR DEVICES

An improved barrier stack for inhibiting diffusion of atoms or molecules, such as O2 is disclosed. The barrier stack is particularly useful in capacitor over plug structures to prevent plug oxidation which can adversely impact the reliability of the structures. The barrier stack includes first and second barrier layers having mismatched grain boundaries. The barrier layers are selected from, for example, Ir, Ru, Pd, Rh, or alloys thereof. By providing mismatched grain boundaries, the interface of the layers block the diffusion path of oxygen. To further enhance the barrier properties, the first barrier layer is passivated with O2 using, for example, a rapid thermal oxidation. The RTO forms a thin oxide layer on the surface of the first barrier layer. The oxide layer can advantageously promote mismatching of the grain boundaries of the first and second barrier layer. L'invention concerne un empilement de couches barrières amélioré destiné à inhiber la diffusion d'atomes ou de molécules telles que O2. Cet empilement de couches barrières est particulièrement utile dans des structures condensateur sur prise et permet d'empêcher l'oxydation de la prise, phénomène pouvant altérer la fiabilité de ces structures. Ledit empilement de couches barrières comprend une première et une seconde couche barrière présentant des frontières de grains décalées. Par exemple, ces couches barrières peuvent être choisies parmi Ir, Ru, Pd, Rh ou des alliages correspondants. Du fait de ce décalage entre les frontières de grains, l'interface des couches bloque le trajet de diffusion de l'oxygène. Pour encore améliorer les propriétés de barrière, la première couche barrière est passivée avec de l'O2 au moyen d'une oxydation thermique rapide (RTO), par exemple. L'oxydation RTO permet de former une couche d'oxyde mince sur la surface de la première couche barrière. La couche d'oxyde peut avantageusement favoriser le décalage des frontières de grains de la première et de la seconde couche barrière.