CN102007574A - 形成硫属化合物薄膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种形成用于相变存储器的硫属化合物薄膜的方法。在根据本发明的形成硫属化合物薄膜的方法中，将其中形成有图案的基板载入至反应器中，以及将源气体供应至基板。此处，源气体包括选自锗源气体、镓源气体、铟源气体、硒源气体、锑源气体、碲源气体、锡源气体、银源气体及硫源气体的至少一者。第一冲洗气体供应至基板以便冲洗供应至基板的源气体，然后将用于还原源气体的反应气体供应至基板，以及将第二冲洗气体供应至基板以便冲洗供应至基板的反应气体。至少一次操作，即以此方式执行改变第一冲洗气体的供应时间及/或调节反应器内部的压力，使得在图案内部的沉积速度大于在图案上部的沉积速度。根据本发明，藉由以此方式改变源气体的冲洗时间或调节反应器内部的压力，使得在图案内部的薄膜形成速度大于在图案上部的薄膜形成速度。
Description
技术领域
本发明是关于一种形成用于半导体装置的薄膜的方法，且更特定而言，是关于一种形成硫属化合物薄膜的方法。
背景技术
随着资讯通信产业的迅猛发展，愈加需要各种存储器装置。具体而言，携带型终端机或MP3播放器需要甚至在切断电力时亦不会删除所记录的资料的非易失性存储器装置。使用相变现象的相变随机存取存储器(phase change random access memory，PRAM)装置正作为非易失性存储器装置受到频繁研究。因此，现正研究出现相变现象的硫属化合物薄膜。同时，随着半导体装置经高度整合，需要形成在具有较大纵横比的图案中具有优良阶段式覆盖(step coverage)及优良间隙填充特性(gap-fill characteristic)的硫属化合物薄膜的方法。
可藉由溅镀(sputtering)、化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)或原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)来执行形成硫属化合物薄膜的现有习知方法。当藉由溅镀形成硫属化合物薄膜时，阶段式覆盖或间隙填充特性劣化，且无法将少量碳(C)或氮(N)掺杂至硫属化合物薄膜中。另一方面，当藉由CVD形成硫属化合物薄膜时，图案的组成并未经调节。另外，当藉由ALD形成硫属化合物薄膜时，沉积速率降低至约0.3埃/循环，且生产力非常低。
发明内容
技术问题
本发明提供一种形成具有优良间隙填充特性的硫属化合物薄膜的方法。
技术解决方案
根据本发明的一态样，提供一种形成硫属化合物薄膜的方法，所述方法包括：将其中形成有图案的基板载入至反应器中；将源气体供应至基板；将第一冲洗气体供应至基板，以便冲洗供应至基板的源气体；将用于还原源气体的反应气体供应至基板；将第二冲洗气体供应至基板，以便冲洗供应至基板的反应气体；以及重复地执行包含供应源气体至供应第二冲洗气体的循环，其中源气体由选自包括锗(Ge)基气体、镓(Ga)基气体、铟(In)基气体、硒(Se)基气体、锑(Sb)基气体、碲(Te)基气体、钖(Sn)基气体、银(Ag)基气体及硫(S)基气体的族群之一或多者形成，且其中执行改变供应第一冲洗气体的时间以及调节反应器内部的压力的操作中的至少一者，使得图案内部的沉积速率大于图案上部的沉积速率。
有利效应
根据一例示性实施例，可形成具有优良间隙填充特性的硫属化合物薄膜。
附图说明
图1为示意性地绘示根据本发明的一实施例来执行形成硫属化合物薄膜的方法的薄膜沉积设备的视图。
图2为说明根据本发明的一实施例形成硫属化合物薄膜的方法的流程图。
图3示意性地说明半导体基板中所形成的图案的形状。
图4至图6示意性地说明根据本发明的实施例，在形成图2中所说明的Ge-Sb-Te化合物薄膜的方法中供应Ge基气体、Sb基气体、Te基气体、反应气体及冲洗气体的次序。
图7示意性地说明根据本发明的一实施例，在形成图2中所说明的Ge-Sb-Te化合物薄膜的方法中，源气体冲洗时间及反应器内部的压力与Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率的关系。
图8为根据本发明的一实施例，当以对应于图7的区段A的源气体冲洗时间及反应器内部的压力下，对图案进行间隙填充时图案的扫描电子显微(SEM)照片。
图9为根据本发明的一实施例，当以对应于图7的区段B的源气体冲洗时间及反应器内部的压力下，对图案进行间隙填充时图案的SEM照片。
图10为根据本发明的一实施例，当以对应于图7的区段C的源气体冲洗时间及反应器内部的压力下，对图案进行间隙填充时图案的SEM照片。
图11示意性地说明根据本发明的一实施例，当将偏压施加于反应器时，源气体冲洗时间及反应器内部的压力与Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率的关系。
图12示意性地说明根据本发明的一实施例，当藉由使用含氟(F)气体来处理半导体基板的表面时，源气体冲洗时间及反应器内部的压力与Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率的关系。
具体实施方式
现将参考展示本发明的例示性实施例的随附图式更全面地描述本发明。然而，可以许多不同形式实施本发明，且不应将本发明视为限于本文中所陈述的实施例；更确切地，提供此等实施例以使得本揭示案将详尽且完整的，且将向熟习此项技术者全面传达本发明的概念。在图式中，出于清楚起见，夸示了层及区的厚度。
首先，根据本发明的一实施例，可使用图1中所说明的薄膜沉积设备100来执行根据本发明的形成硫属化合物薄膜的方法。
图1为示意性地绘示根据本发明的一实施例来执行形成硫属化合物薄膜的方法的薄膜沉积设备的视图。
参看图1，根据本实施例的薄膜沉积设备100包括反应器110，所述反应器110具有内部；基板支撑件120，其是安装于反应器110的内部处以在该内部上升，且所述支撑件上安置有半导体基板W；以及簇射头130，可喷射气体，使得在安置于基板支撑件120上的半导体基板W上形成薄膜。
薄膜沉积设备100用于将硫属化合物薄膜沉积于诸如硅晶圆的半导体基板W上，且进一步包括气体供应单元140，经由气体管线将源气体供应至反应器110中。在此情况下，源气体可由选自包括锗(Ge)基气体、镓(Ga)基气体、铟(In)基气体、硒(Se)基气体、锑(Sb)基气体、碲(Te)基气体、酒石(锡)(Sn)基气体、银(Ag)基气体及硫(S)基气体的族群之一或多者形成。硫属化合物薄膜可由选自包括Ge-Sb-Te化合物、GaSb、InSb、InSe、Sb2Te3GeTe、Ge2Sb2Te5、InSbTe、GaSeTe、SnSb2Te4、InSbGe、AgInSbTe、(GeSn)SbTe、GeSb(SeTe)及Te81Ge15Sb2S2的族群之一或多种材料形成。当硫属化合物薄膜是Ge-Sb-Te化合物薄膜时，气体供应单元140包括用于将Ge基材料、Sb基气体及Te基气体供应至反应器110中的单元。气体供应单元140包括用于将反应气体及惰性气体(其用于还原源气体)供应至反应器110中的单元。
薄膜沉积设备100可进一步包括另一设备(图1中未图示)，以便藉由化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)形成硫属化合物薄膜。具体而言，为使用ALD，气体供应单元140可进一步包括用于将源气体、反应气体及惰性气体交替地供应至反应器110中的单元。
薄膜沉积设备100进一步包括等离子体产生器150。等离子体产生器150产生远端等离子体，且将所产生的远端等离子体供应至反应器110中。若不包括用于产生等离子体的等离子体产生器150，则薄膜沉积设备100可能包括用于将射频(radio frequency，RF)及/或直流(direct current，DC)电源供应至气体供应单元130及/或基板支撑件120的单元，以在反应器110中产生直流等离子体。
图2为说明根据本发明的一实施例形成硫属化合物薄膜的方法的流程图。
参看图2，在操作S210中，将其中形成有图案310的半导体基板W载入至反应器110中。图3示意性地说明半导体基板W中所形成的图案310的形状。接下来，在操作S220中，将源气体供应至半导体基板W。在此方面，源气体可由选自包括锗(Ge)基气体、镓(Ga)基气体、铟(In)基气体、硒(Se)基气体、锑(Sb)基气体、碲(Te)基气体、酒石(锡)(Sn)基气体、银(Ag)基气体及硫(S)基气体的族群之一或多者形成。硫属化合物薄膜可由选自包括Ge-Sb-Te化合物、GaSb、InSb、InSe、Sb2Te3 GeTe、Ge2Sb2Te5、InSbTe、GaSeTe、SnSb2Te4、InSbGe、AgInSbTe、(GeSn)SbTe、GeSb(SeTe)及Te81Ge15Sb2S2的族群之一或多种材料形成。
下文中，将描述形成Ge-Sb-Te化合物薄膜的方法，所述Ge-Sb-Te化合物是硫属化合物的代表性材料。当欲形成的硫属化合物薄膜为Ge-Sb-Te化合物薄膜时，源气体由选自包括Ge基气体、Sb基气体及Te基气体的族群之一或多者形成。在此方面，可使用有机金属前驱体来形成Ge基气体、Sb基气体及Te基气体。当使用有机金属前驱体来形成Ge基气体、Sb基气体及Te基气体时，所述Ge基气体、Sb基气体及Te基气体含有碳(C)及氮(N)。因此，即使不执行额外的C及N掺杂，亦将少量C及N掺杂至Ge-Sb-Te化合物薄膜中。
Ge基气体可为(在有机金属前驱体中)选自包括由下式1至4表示的化合物的族群之一或多者：
其中，R1至R5各为CnH2n+1或N(CnH2n+1·CmH2m+1)，R6至R11各为H、CnH2n+1及N(CnH2n+1·CmH2m+1)中的任一者，且n及m为自然数。
在相关技术中，使用化合物Ge(C4H9)4或GeH(C4H9)3来形成Ge基气体。本发明中所使用的Ge基气体具有配位基经氢原子取代的形式。因此，Ge基气体的体积小于相关技术中所使用的Ge基气体的体积。因此，每单位面积中可以化学方式及物理方式吸附至半导体基板W的表面中的Ge基气体的数目有所增加。Ge基气体的体积减小，且与相关技术中所使用的Ge基气体相比，容易将Ge基气体吸附至具有较大纵横比的图案310的内部320中。
另外，如上文所描述的本发明中所使用的Ge基气体具有配位基经氢原子取代的形式。因此，与相关技术中所使用的Ge基气体相比，本发明中所使用的Ge基气体与半导体基板W具有微弱粘着性。因此，与相关技术中所使用的Ge基气体相比，本发明中所使用的Ge基气体的解吸附系数有所增加。因此，在稍后将描述的冲洗过程S230中，与相关技术中所使用的Ge基气体相比，由第一冲洗气体冲洗掉相对较多的本发明中所使用的Ge基气体。具体而言，与图案310的内部320相比，图案310的上部330将经充分冲洗。因此，归因于冲洗气体，图案310的上部330的沉积速率迅速减小。另一方面，图案310的内部320的沉积速率相对轻微地减小。因此，当使用由式1至4表示的化合物来形成Ge基气体时，可能形成具有优良间隙填充特性的Ge-Sb-Te化合物薄膜。
Sb基气体可为(在有机金属前驱体中)由下式5表示的化合物：
其中，R12至R14各为H、CnH2n+1及N(CnH2n+1·CmH2m+1)中的任一者，且n及m为自然数。
Te基气体可为(在有机金属前驱体中)由下式6表示的化合物：
R15-Te-R16 (6)
其中，R15及R16各为H、CnH2n+1及N(CnH2n+1·CmH2m+1)，且n及m为自然数。
在操作S230中，将第一冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗源气体。在此方面，第一冲洗气体可为N2、氩气(Ar)、氦气(He)及其组合。
接下来，在操作S240中，将用于还原源气体的反应气体供应至半导体基板W。在此方面，反应气体可为含氢(H)化合物，且可(例如)为H2气体。当将反应气体供应至半导体基板W时，可能在反应器110中产生等离子体。为此，薄膜沉积设备100中所包括的等离子体产生器150产生远端等离子体，以将远端等离子体供应至反应器110中。可藉由使用用于将射频(RF)及/或直流(DC)电源供应至气体供应单元130及/或基板支撑件120的单元(未图示)，而在反应器110中产生直流等离子体。
在操作S250中，将第二冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗所供应的反应气体。在此方面，第二冲洗气体可为N2、氩气(Ar)、氦气(He)及其组合，如同第一冲洗气体。
在操作S260中，检查是否将硫属化合物薄膜形成至所要厚度。若未将硫属化合物薄膜形成至所要厚度，则循序地重复执行操作S220至S250。若重复执行操作S220至S250，则将源气体供应至半导体基板W的操作S220可以改变。举例而言，当形成Ge-Sb-Te化合物薄膜时，若在第一操作S220中，已将Ge基气体供应至半导体基板W，则在下一操作S220中，可将Sb基气体供应至半导体基板W，且在下一操作S220中，可将Te基气体供应至半导体基板W。以此方式，图4至图6中绘示根据本发明的其他实施例，当形成Ge-Sb-Te化合物薄膜时供应Ge基气体、Sb基气体及Te基气体的次序。
图4至图6示意性地说明根据本发明的实施例在形成图2中所说明的Ge-Sb-Te化合物薄膜的方法中供应Ge基气体、Sb基气体、Te基气体、反应气体及冲洗气体的次序。图4至图6说明第一冲洗气体及第二冲洗气体为相同冲洗气体的实施例。
参看图4作为一实施例，首先，将由Ge基气体形成的源气体供应至半导体基板W(S220)，且将冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗Ge基气体(S230)，且将用于还原Ge基气体的反应气体供应至半导体基板W(S240)，且最后，将冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗反应气体(S250)。此程序对应于循环A。接下来，将由Te基气体形成的源气体供应至半导体基板W(S220)，且将冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗Te基气体(S230)，且将用于还原Te基气体的反应气体供应至半导体基板W(S240)，且最后，将冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗反应气体(S250)。此程序对应于循环B。接下来，将由Sb基气体形成的源气体供应至半导体基板W(S220)，且将冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗Sb基气体(S230)，且将用于还原Sb基气体的反应气体供应至半导体基板W(S240)，且最后，将冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗反应气体(S250)。此程序对应于循环C。当在循环A、B及C中的每一者中将反应气体供应至半导体基板W(S240)时，在反应器110中产生等离子体。
循环A、B及C构成一个超循环，且执行所述超循环直至将硫属化合物薄膜形成至所要厚度为止。以此方式，在循环A、B及C中的一者中将由Ge基气体、Sb基气体及Te基气体中的任一者形成的源气体供应至半导体基板W，使得可形成Ge-Sb-Te化合物薄膜。
参看图5作为另一实施例，首先，将由Ge基气体及Te基气体的组合形成的源气体供应至半导体基板W(S220)，且将冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗Ge基气体及Te基气体(S230)，且将用于还原Ge基气体及Te基气体的反应气体供应至半导体基板W(S240)，且最后，将冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗反应气体(S250)。此程序对应于循环D。接下来，将由Te基气体及Sb基气体的组合形成的源气体供应至半导体基板W(S220)，且将冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗Te基气体及Sb基气体(S230)，且将用于还原Te基气体及Sb基气体的反应气体供应至半导体基板W(S240)，且最后，将冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗反应气体(S250)。此程序对应于循环E。接下来，将由Ge基气体及Sb基气体的组合形成的源气体供应至半导体基板W(S220)，且将冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗Ge基气体及Sb基气体(S230)，且将用于还原Ge基气体及Sb基气体的反应气体供应至半导体基板W(S240)，且最后，将冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗反应气体(S250)。此程序对应于循环F。当在循环D、E及F中的每一者中将反应气体供应至半导体基板W(S240)时，在反应器110中产生等离子体。
循环D、E及F构成一个超循环，且执行所述超循环直至将硫属化合物薄膜形成至所要厚度为止。以此方式，在循环D、E及F中的一者中将由Ge基气体、Sb基气体及Te基气体中的两者形成的源气体供应至半导体基板W，使得可形成Ge-Sb-Te化合物薄膜。
参看图6作为另一实施例，首先，将由Ge基气体、Te基气体及Sb基气体的组合形成的源气体供应至半导体基板W(S220)，且将冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗Ge基气体、Te基气体及Sb基气体(S230)，且将用于还原Ge基气体、Te基气体及Sb基气体的反应气体供应至半导体基板W(S240)，且最后，将冲洗气体供应至半导体基板W，以便冲洗反应气体(S250)。此程序对应于循环G。当在循环G中将反应气体供应至半导体基板W(S240)时，在反应器110中产生等离子体。
图7示意性地说明根据本发明的一实施例，在形成图2中所说明的Ge-Sb-Te化合物薄膜的形成方法中，根据源气体的冲洗时间及反应器110内部的压力的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率。
参看图7，由参考数字710指示的图，表示对应于图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率。由参考数字720指示的图，表示对应于图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率。在图7的区段A中，图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率大于图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率。在图7的区段B中，图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率大于图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率，且图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率大于0.5埃/循环。在图7的区段C中，图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率小于0.5埃/循环。
为了对图案310进行间隙填充以便不在图案310中形成空隙或缝隙，图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率可能大于图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率。若Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率小于0.5埃/循环，则其并不比执行ALD的沉积速率有利。因此，图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率可能大于0.5埃/循环。因此，为形成具有优良间隙填充特性的Ge-Sb-Te化合物薄膜，需要对应于图7的区段B的冲洗时间及反应器110内部的压力。在图7中，为形成Ge-Sb-Te化合物薄膜，Ge基气体为GeH3(C4H9)，Sb基气体为Sb(C3H7)3，且Te基气体为Te(C3H7)2。在此状况下，在反应器110内部的压力介于1至3托范围内，将第一冲洗气体供应至半导体基板W并持续1至3秒。当将其他材料用作Ge基气体、Sb基气体及Te基气体时，冲洗时间及反应器110内部的压力的特定值可发生改变。
图8为根据本发明的一实施例，当以对应于图7的区段A的源气体冲洗时间及在对应于图7的区段A的反应器110内部的压力下，对图案310进行间隙填充时图案310的扫描电子显微(scanning electron microscopy，SEM)照片。图9为根据本发明的一实施例，当以对应于图7的区段B的源气体冲洗时间及在对应于图7的区段B的反应器110内部的压力下，对图案310进行间隙填充时图案310的SEM照片。图10为根据本发明的一实施例，当以对应于图7的区段C的源气体冲洗时间及在对应于图7的区段C的反应器110内部的压力下对图案310进行间隙填充时图案310的SEM照片。在上述三种状况中的每一状况中，Ge基气体为GeH3(C4H9)，Sb基气体为Sb(C3H7)3，且Te基气体为Te(C3H7)2，对图案310进行间隙填充持续相同的时间量。
如上所述，当在对应于图7的区段A的冲洗时间及反应器110内部的压力条件下对图案310进行间隙填充时，图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率大于图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的的沉积速率。因此，如图8中所说明，沉积的Ge-Sb-Te化合物薄膜810在图案310的内部320中形成空隙820。
如上所述，当在对应于图7的区段B的冲洗时间及反应器110内部的压力条件下对图案310进行间隙填充时，图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率，大于图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率。因此，如图9中所说明，在图案310的上部330中几乎不形成Ge-Sb-Te化合物薄膜910，且自图案310的内部320的底部沉积Ge-Sb-Te化合物薄膜910，使得在图案310中不形成空隙或缝隙。
如上所述，当在对应于图7的区段C的冲洗时间及反应器110内部的压力条件下对图案310进行间隙填充时，图案310的内部320或上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率小于0.5埃/循环。因此，如图10中所说明，在图案310的内部320或上部330中几乎不形成Ge-Sb-Te化合物薄膜1010。因此，当在对应于图7的区段C的冲洗时间及反应器110内部的压力条件下对图案310进行间隙填充时，需要较长过程时间，且因此使得生产力降低。
如此，如图8至图10中所说明，当形成具有优良间隙填充特性的Ge-Sb-Te化合物薄膜以增加其沉积速率时，可在对应于图7的区段B的冲洗时间及反应器110内部的压力条件下形成Ge-Sb-Te化合物薄膜。
图11示意性地说明根据本发明的一实施例，当将偏压施加于反应器110时，源气体冲洗时间及反应器110内部的压力与Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率的关系。在此方面，可将偏压施加于反应器110，或者可将偏压施加于簇射头130，或可在于簇射头130与基板支撑件120之间安置栅格(未图示)之后将偏压施加于反应器110。将偏压施加于反应器110，以便改变等离子体特性。因此，在于反应器110中产生等离子体的操作中(亦即，在供应反应气体的操作S240中)将偏压施加于反应器110。
图11说明不将偏压施加于反应器110的状况(710、720)及将偏压施加于反应器110的状况(1110、1120)。参看图11，由参考数字710及1110指示的图表对应于图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率。由参考数字720及1120指示的图表对应于图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率。换言之，若将偏压施加于反应器110，则绘示图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率的图表如参考数字1115所指示的箭头而变化(710→1110)。绘示图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率的图表如参考数字1125所指示的箭头而变化(720→1120)。
如此，如图11中所说明，若在供应反应气体的操作S240中，在反应器110中产生等离子体且将偏压施加于反应器110，则图案310的内部320或上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率有所增加。然而，与图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜相比，图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率增加三倍以上。因此，图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率大于图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率，且Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率对应于0.5埃/循环的处理窗口增大。换言之，随着Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率增加，容许冲洗时间及反应器110内部的压力的条件范围变宽。因此，使得生产力经改良，且使缺陷率降低。
图12示意性地说明根据本发明的一实施例，当藉由使用含氟(F)气体来处理半导体基板W的表面时，根据源气体冲洗时间及反应器110内部的压力与Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率的关系。在操作S210与S220之间执行藉由使用含F气体对半导体基板W的表面的处理。含F气体可为NF3。
图12说明不执行对半导体基板W的表面的处理的状况(710、720)及执行对半导体基板W的表面的处理的状况(1210、1220)。参看图12，由参考数字710及1210指示的图表对应于图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率。由参考数字720及1220指示的图表对应于图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率。换言之，若执行对半导体基板W的表面的处理，则表示图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率的图，如参考数字1215所指示的箭头而变化(710→1210)。表示图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率的图，如参考数字1225所指示的箭头而变化(720→1220)。
如此，如图12中所说明，若藉由在操作S110与S220的间使用含F气体来处理半导体基板W的表面，则图案310的内部320或上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率有所降低。然而，与图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜相比，图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率略有降低。另一方面，与图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜相比，图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率迅速降低。因此，图案310的内部320中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率大于图案310的上部330中所形成的Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率，且Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率对应于0.5埃/循环的处理窗口增大。换言之，Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率是相同的，且容许冲洗时间及反应器110内部的压力的条件范围变宽。因此，使得生产力改良，且使缺陷率降低。
当根据本发明形成Ge-Sb-Te化合物薄膜时，可将半导体基板W的温度设定为150℃至400℃，且可将反应器110内部的压力维持在0.5至10托的范围内。当半导体基板W的温度低于150℃时，反应不活泼进行，且Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率非常低，且有大量C及N包含于Ge-Sb-Te化合物薄膜中，使得Ge-Sb-Te化合物薄膜的物质性质劣化。当半导体基板W的温度高于400℃时，Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率的增加，导致阶跃式覆盖劣化，且在形成Ge-Sb-Te化合物薄膜之前，所形成的其他薄膜的物质性质可能劣化。
若反应器110内部的压力小于0.5托，则Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率迅速降低，且若反应器110内部的压力大于1托，则Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率增加，且阶跃式覆盖可能劣化。
同时，可将供应第一冲洗气体至半导体基板W的时间设定在0.1至5秒的范围内。若将第一冲洗气体供应至半导体基板W的时间少于0.1秒，则无法充分执行源气体的冲洗操作，且无法平滑地执行ALD。若将第一冲洗气体供应至半导体基板W的时间超过5秒，则沉积过程经延迟，且使得生产力降低，且发生吸附于半导体基板W的表面中的前驱体的解吸附，且Ge-Sb-Te化合物薄膜的沉积速率降低。
如上所述，在根据本发明形成硫属化合物薄膜的方法中，调节冲洗源气体的时间及反应器内部的压力，使得在图案内部形成硫属化合物薄膜的速度，大于在图案上部形成硫属化合物薄膜的速度。如此，可能形成具有优良间隙填充特性的硫属化合物薄膜。
虽然已特定参考本发明之例示性实施例绘示并描述了本发明，但熟习此项技术者将理解，在不脱离如申请专利范围所界定的本发明之精神及范围之情况下，可对本发明作出形式及细节上的各种改变。
Claims (14)
1.一种形成硫属化合物薄膜的方法，其特征在于，所述方法包含：
将其中形成有图案的基板载入至反应器中；
将源气体供应至所述基板；
将第一冲洗气体供应至所述基板，以便冲洗供应至所述基板的所述源气体；
将用于还原所述源气体的反应气体供应至所述基板；
将第二冲洗气体供应至所述基板，以便冲洗供应至所述基板的所述反应气体；以及
重复地执行包含由所述供应所述源气体至所述供应所述第二冲洗气体间各项的循环，
其中所述源气体由选自包括锗基气体、镓基气体、铟基气体、硒基气体、锑基气体、碲基气体、锡基气体、银基气体及硫基气体的族群之一或多者形成，且
其中执行改变供应所述第一冲洗气体的时间以及调节所述反应器内部的压力的操作中的至少一者，使得所述图案内部的沉积速率大于所述图案上部的沉积速率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行改变供应所述第一冲洗气体的时间以及调节所述反应器内部的压力的操作中的至少一者，使得所述图案内部的沉积速率大于0.5埃/循环。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述供应所述反应气体包含藉由使用所述反应气体在所述反应器中产生等离子体。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述供应所述反应气体包含将偏压施加于所述反应器及所述反应器的内部中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将供应所述第一冲洗气体的时间设定在0.1至5秒的范围内，或将所述反应器内部的压力设定在0.5至10托的范围内。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫属化合物薄膜由选自包括Ge-Sb-Te化合物、GaSb、InSb、InSe、Sb2Te3GeTe、Ge2Sb2Te5、InSbTe、GaSeTe、SnSb2Te4、InSbGe、AgInSbTe、(GeSn)SbTe、GeSb(SeTe)及Te81Ge15Sb2S2的族群之一或多种材料形成。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锗基气体为选自包括由下式1至4表示的化合物的族群之一或多者：
其中，R1至R5各为CnH2n+1或N(CnH2n+1·CmH2m+1)，R6至R11各为H，CnH2n+1及N(CnH2n+1·CmH2m+1)中的任一者，且n及m为自然数。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锑基气体为由下式5表示的化合物：
其中，R12至R14各为H、CnH2n+1及N(CnH2n+1·CmH2m+1)中的任一者，且n及m为自然数。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碲基气体为由下式6表示的化合物：
R15-Te-R16 (6)
其中，R15及R16各为H，CnH2n+1及N(CnH2n+1·CmH2m+1)，且n及m为自然数。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应气体为含氢化合物。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一冲洗气体及所述第二冲洗气体为选自氮气、氩气及氦气之一或多者。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其更包含：在所述载入所述基板与所述供应所述源气体之间，藉由使用含氟气体在所述基板中产生等离子体而处理所述基板的表面。
13.根据权利要求12所述的形成硫属化合物薄膜的方法，其特征在于，所述含氟气体为NF3。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述供应所述源气体至所述重复地执行所述循环时，所述基板的温度为100℃至400℃。
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