Microstructure control in semiconductor metallization

Journal of Vacuum Science and Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures

Volumn 15, Issue 4, 1997, Pages 763-779

  Harper, J M E ^a   Rodbell, K P ^a  

^a IBM T J WATSON RESEARCH CENTER   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 0001318002     PISSN: 10711023     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1116/1.589407     Document Type: Review

References (94)

1. The National Technology Roadmap for Semiconductors (Semiconductor Industry Association, San Jose, CA, 1994).
2. J. Ryan, R. M. Geffken, N. R. Poulin, and J. R. Paraszczak, IBM J. Res. Dev. 39, 371 (1995).
3. D. B. Knorr, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 309, 75 (1993).
4. D. P. Tracy, D. B. Knorr, and K. P. Rodbell, J. Appl. Phys. 76, 2671 (1994).
5. S. Vaidya and A. K. Sinha, Thin Solid Films 75, 253 (1981).
6. D. B. Knorr, D. P. Tracy, and K. P. Rodbell, Appl. Phys. Lett. 59, 3241 (1991).
7. D. B. Knorr and K. P. Rodbell, J. Appl. Phys. 79, 2409 (1996).
8. J. L. Hurd, K. P. Rodbell, D. B. Knorr, and N. L. Koligman, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 343, 653 (1994); W. C. Shih, A. Ghiti, K. S. Low, A. L. Greer, A. G. O'Neill, and J. F. Walker, ibid. 428, 249 (1996).
9. J. L. Hurd, K. P. Rodbell, D. B. Knorr, and N. L. Koligman, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 343, 653 (1994); W. C. Shih, A. Ghiti, K. S. Low, A. L. Greer, A. G. O'Neill, and J. F. Walker, ibid. 428, 249 (1996).
10. J. M. E. Harper, E. G. Colgan, C. K. Hu, J. P. Hummel, L. P. Buchwalter, and C. E. Uzoh, Mater. Res. Bull. 19, 23 (1994).
11. D. P. Tracy and D. B. Knorr, J. Electron. Mater. 22, 611 (1993).
12. E. M. Zielinski, R. P. Vinci, and J. C. Bravman, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 391, 103 (1995).
13. T. Nitta, T. Ohmi, M. Otsuki, T. Takewaki, and T. Shibata, J. Electrochem. Soc. 139, 922 (1992).
14. J. M. E. Harper, J. Gupta, D. A. Smith, J. W. Chang, K. L. Holloway, C. Cabral, Jr., D. P. Tracy and D. B. Knorr, Appl. Phys. Lett. 65, 177 (1994).
15. S. Q. Wang, Mater. Res. Bull. 19, 30 (1994).
16. H. J. Frost, Y. Hayashi, C. V. Thompson, and D. T. Walton, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 338, 295 (1994).
17. D. A. Porter and K. E. Easterling, Phase Transformations in Metals and Alloys (Van Nostrand Reinhold, UK, 1984).
18. C. V. Thompson and R. Carel, Mater. Sci. Eng. B 32, 211 (1995); J. A. Floro, R. Carel, and C. V. Thompson, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 317, 419 (1994).
19. C. V. Thompson and R. Carel, Mater. Sci. Eng. B 32, 211 (1995); J. A. Floro, R. Carel, and C. V. Thompson, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 317, 419 (1994).
20. Recrystallization of Metallic Materials, edited by F. Haessner (Dr. Riederer Verlag, Stuttgart, 1978).
21. D. A. Smith and A. Ibrahim, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 317, 401 (1994).
22. C. R. M. Grovenor, H. T. G. Hentzell, and D. A. Smith, Acta. Metall 32, 773 (1984).
23. E. S. Machlin, Materials Science in Microelectronics - The Relationships Between Thin Film Processing and Structure (Giro, New York, 1995).
24. J. E. Sanchez, Jr., Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 343, 641 (1994).
25. J.-S. Yu, A. M. Maniatty, and D. B. Knorr, J. Mech. Phys. Solids (to be published).
26. E. M. Zielinski, R. P. Vinci, and J. C. Bravman, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 391, 103 (1995).
27. C. V. Thompson, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 343, 3 (1994).
28. G. A. Dixit, M. F. Chisholm, M. K. Jain, T. Weaver, L. M. Ting, S. Poarch, K. Mizobuchi, R. H. Havemann, C. D. Dobson, A. I. Jeffreys, P. J. Holverson, P. Rich, D. C. Butler, and J. Hems, Proceedings of the IEEE International Electron Devices Meeting, 1994, Vol. 94-105, p. 531.
29. G. Baj, Chiang, J. N. Cox, S. Fang, D. S. Gardner, A. Mack, T. Marieb, X.-C. Mu, V. Ochoa, R. Villasol, and J. Yu, 1996 IEEE Symposium on VLSI Technology Digest, 1996, p. 48.
30. M. J. C. van den Homberg, P. F. A. Alkemade, J. L. Hurd, G. J. Leusink, and S. Radelaar, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 391, 397 (1995).
31. O. Kubachewski and C. B. Alcock, Metallurgical Thermochemistry, International Series on Materials Science and Technology Vol. 24, 5th ed. (Pergamon, Oxford, 1979).
32. A. Mineo, A. Matsuda, T. Kuroso, and M. Kikuchi, Solid State Commun. 13, 329 (1973).
33. Q. Z. Hong, F. M. d'Heurle, J. M. E. Harper, and S. Q. Hong, Appl. Phys. Lett. 62, 2637 (1993).
34. C. Michaelsen, S. Wohlert, and R. Borman, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 343, 205 (1994).
35. L. A. Clevenger, C. V. Thompson, and K. N. Tu, J. Appl. Phys. 67, 2894 (1990).
36. N. F. Mott and H. Jones, The Theory of the Properties of Metals and Alloys (Dover, New York, 1958), p. 23.
37. C. Cabra, Jr., K. Barmak, J. Gupta, L. A. Clevenger, B. Arcot, D. A. Smith, and J. M. E. Harper, J. Vac. Sci. Technol. B 11, 1435 (1993).
38. L. A. Clevenger, A. G. Mutscheller, J. M. E. Harper, C. Cabral, Jr., and K. Barmak, J. Appl. Phys. 72, 4918 (1992).
39. R. Beyers and R. Sinclair, J. Appl. Phys. 57, 5240 (1985); F. M. d'Heurle, P. Gas, I. Engstrom, S. Nygren, M. Ostling, and C. S. Petersson, IBM RC Report No. 11151, Yorktown Heights, NY, 1985.
40. R. Beyers and R. Sinclair, J. Appl. Phys. 57, 5240 (1985); F. M. d'Heurle, P. Gas, I. Engstrom, S. Nygren, M. Ostling, and C. S. Petersson, IBM RC Report No. 11151, Yorktown Heights, NY, 1985.
41. R. W. Mann, L. A. Clevenger, P. D. Agnello, and F. R. White, IBM J. Res. Dev. 39, 403 (1995).
42. R. Jeanjean, J. Dubois, Y. Fetiveau, and R. Riviere, Mem. Sci. Rev. Met. 69, 165 (1972).
43. I. J. M. M. Raaijmakers and K. B. Kim, J. Appl. Phys. 67, 6255 (1990); I. J. M. M. Raaijmakers, Ph.D. thesis, Technical University of Eindhoven, 1988, p. 76 (unpublished).
44. I. J. M. M. Raaijmakers and K. B. Kim, J. Appl. Phys. 67, 6255 (1990); I. J. M. M. Raaijmakers, Ph.D. thesis, Technical University of Eindhoven, 1988, p. 76 (unpublished).
45. J. M. E. Harper, J. J. Cuomo, R. J. Gambino, and H. R. Kaufman, in Surface Modification by Ion Bombardment: Fundamentals and Applications, edited by R. J. Kelly and O. Auciello (Elsevier, Amsterdam, 1984).
46. E. Kay and S. M. Rossnagel, in Handbook of Ion Beam Processing Technology, edited by J. J. Cuomo, S. M. Rossnagel, and H. R. Kaufman (Noyes, Park Ridge, NJ, 1989), p. 170.
47. F. A. Smidt, Int. Mater. Rev. 35, 61 (1990); P. J. Martin, J. Mater. Sci. 21, 1 (1986).
48. F. A. Smidt, Int. Mater. Rev. 35, 61 (1990); P. J. Martin, J. Mater. Sci. 21, 1 (1986).
49. J. E. Greene, in Handbook of Deposition Technologies for Films and Coatings, 2nd ed., edited by R. F. Bunshah (Noyes, Park Ridge, NJ, 1994).
50. L. S. Yu, J. M. E. Harper, J. J. Cuomo, and D. A. Smith, J. Vac. Sci. Technol. A 4, 443 (1986); L. S. Yu, J. M. E. Harper, J. J. Cuomo, and D. A. Smith, Appl. Phys. Lett. 47, 932 (1985).
51. L. S. Yu, J. M. E. Harper, J. J. Cuomo, and D. A. Smith, J. Vac. Sci. Technol. A 4, 443 (1986); L. S. Yu, J. M. E. Harper, J. J. Cuomo, and D. A. Smith, Appl. Phys. Lett. 47, 932 (1985).
52. H. Ji, G. S. Was, and J. W. Jones, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. (to be published); J. J. Cuomo, C. R. Guarnieri, R. H. Hammond, J. M. E. Harper, S. Herd, and D. S. Yu, IBM Tech. Discl. Bull. 25, 3331 (1982).
53. H. Ji, G. S. Was, and J. W. Jones, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. (to be published); J. J. Cuomo, C. R. Guarnieri, R. H. Hammond, J. M. E. Harper, S. Herd, and D. S. Yu, IBM Tech. Discl. Bull. 25, 3331 (1982).
54. R. E. Reed-Hill, Physical Metallurgy Principles (Van Nostrand, New York, 1973).
55. R. Venkatraman, J. C. Bravman, W. D. Nix, P. W. Davies, P. A. Flinn, and D. B. Fraser, J. Electron. Mater. 19, 1231 (1990).
56. A. Goyal, D. P. Norton, J. D. Budai, M. Paranthaman, E. D. Specht, D. M. Kroeger, D. K. Christen, Q. He, B. Saffian, F. A. List, D. F. Lee, P. M. Martin, C. E. Klabunde, E. Hartfield, and V. K. Sikka, Appl. Phys. Lett. 69, 1795 (1996).
57. J. Koike, P. R. Okamoto, L. E. Rehn, R. Bhadra, M. H. Grimsditch, and M. Meshii, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 157, 777 (1990).
58. G. L. Olson and J. A. Roth, Mater. Sci. Rep. 3, 1 (1988).
59. H. A. Atwater, C. V. Thompson, and H. I. Smith, J. Appl. Phys. 64, 2337 (1988).
60. H. Onoda, K. Touchi, and K. Hashimoto, Jpn. J. Appl. Phys. 1 34, 1037 (1995).
61. K. P. Rodbell, V. Svilan, L. M. Gignac, P. W. DeHaven, R. J. Murphy, and T. J. Licata, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 428, 261 (1996).
62. R. Murphy and K. P. Rodbell (unpublished).
63. P. Bai, J. F. McDonald, T.-M. Lu, and M. J. Costa, J. Vac. Sci. Technol. A 9, 2113 (1991).
64. K. P. Rodbell, J. L. Hurd, and P. W. DeHaven, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 403, 617 (1996).
65. P. R. Besser, J. E. Sanchez, Jr., and D. Field, Proceedings of the Conference on Advanced Metallization and Interconnect Systems for ULSI Applications (to be published).
66. J. M. E. Harper, in Plasma-Surface Interaction and Processing of Materials, edited by O. Auciello (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 1990), p. 251.
67. D. Dobrev, Thin Solid Films 92, 41 (1982).
68. D. D. Wang and T. Oki, J. Vac. Sci. Technol. A 8, 3163 (1990).
69. I. Petrov, F. Adibi, J. E. Greene, L. Hultman, and J.-E. Sundgren, J. Appl. Phys. 73, 8580 (1993).
70. Y. W. Kim, I. Petrov, J. E. Greene, and S. M. Rossnagel, J. Vac. Sci. Technol. A 14, 346 (1996).
71. J. M. E. Harper, D. A. Smith, L. S. Yu, and J. J. Cuomo, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 51, 343 (1986).
72. R. M. Bradley, J. M. E. Harper, and D. A. Smith, J. Appl. Phys. 60, 4160 (1986).
73. Y. Iijima, K. Onabe, N. Futaki, N. Sadakata, O. Kohno, and Y. Ikeno, J. Appl. Phys. 74, 1905 (1993).
74. N. Sonnenberg, A. S. Longo, M. J. Cima, B. P. Chang, K. G. Ressler, P. C. McIntyre, and Y. P. Lu, J. Appl. Phys. 74, 1027 (1993).
75. P. McIntyre, K. G. Ressler, N. Sonnenberg, and M. J. Cima, J. Vac. Sci. Technol. A 14, 210 (1996).
76. D. W. Hoffman and J. A. Thornton, J. Vac. Sci. Technol. 16, 134 (1979).
77. J. M. E. Harper, K. P. Rodbell, E. G. Colgan, and R. H. Hammond, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. (to be published).
78. A. K. Malhotra, S. M. Yalisove, and J. C. Bilello, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 403, 33 (1996); O. P. Karpenko, J. C. Bilello, and S. M. Yalisove, J. Appl. Phys. 76, 4610 (1994); R. W. Smith, F. Ying, and D. J. Srolovitz, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 403, 39 (1996).
79. A. K. Malhotra, S. M. Yalisove, and J. C. Bilello, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 403, 33 (1996); O. P. Karpenko, J. C. Bilello, and S. M. Yalisove, J. Appl. Phys. 76, 4610 (1994); R. W. Smith, F. Ying, and D. J. Srolovitz, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 403, 39 (1996).
80. A. K. Malhotra, S. M. Yalisove, and J. C. Bilello, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 403, 33 (1996); O. P. Karpenko, J. C. Bilello, and S. M. Yalisove, J. Appl. Phys. 76, 4610 (1994); R. W. Smith, F. Ying, and D. J. Srolovitz, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 403, 39 (1996).
81. S. Kominami, R. Mita, and T. Nishino, J. Vac. Sci. Technol. B 14, 3395 (1996).
82. A. Rodriguez-Navarro, W. Otano-Rivera, J. M. Garcia-Ruiz, R. Messier, and L. J. Pilione, J. Mater. Res. (to be published).
83. H. Kreye and E. Hornbogen, J. Mater. Sci. 5, 89 (1970).
84. M. F. Ashby, J. M. E. Harper, and J. Lewis, Trans. Metall. Soc. AIME 245, 413 (1969).
85. C. V. Thompson, J. Appl. Phys. 58, 763 (1985).
86. H. J. Frost, Y. Hayashi, C. V. Thompson, and D. T. Walton, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 317, 431 (1994).
87. L.-C. Yang and A. Rockett, J. Appl. Phys. 75, 1185 (1994).
88. L. Gignac, V. Svilan, L. A. Clevenger, C. Cabral, Jr., and C. Lavoie, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. (to be published).
89. R. A. Roy, L. A. Clevenger, C. Cabral, Jr., K. L. Saenger, J. L. Jordan-Sweet, J. Bucchignano, G. Morales, K. F. Ludwig, Jr., and G. B. Stephenson, Appl. Phys. Lett. 66, 1732 (1995).
90. V. Svilan, K. P. Rodbell, L. A. Clevenger, C. Cabral, Jr., R. A. Roy, C. Lavoie, J. L. Jordan-Sweet, and J. M. E. Harper, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 427, 53 (1996).
91. Diffusion Phenomena in Thin Films and Microelectronic Materials, edited by D. Gupta and P. S. Ho (Noyes, Park Ridge, NJ, 1988), p. 43.
92. N. A. Gjostein, Diffusion (American Society for Metals, Metals Park, OH, 1973), p. 241.
93. Z. Ma, L. A. Allen, and D. D. J. Allman, J. Appl. Phys. 77, 4384 (1995).
94. J. Lasky, J. Nakos, O. Cain, and P. Geiss, IEEE Trans. Electron Devices ED-38, 2629 (1991).