CN115679291A - 通过沉积工艺形成薄膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过沉积工艺形成薄膜的方法。所述方法包括：步骤S1，将基底至于沉积腔室中；步骤S2，向沉积腔室中通入前驱体，在所述基底表面形成吸附层；步骤S3，向所述沉积腔室中通入反应体，所述反应体与所述吸附层反应，在所述基底表面形成薄膜层，并产生反应副产物；步骤S4，对所述沉积腔室进行抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述薄膜层表面形成的反应副产物的脱附能；步骤S5，向沉积腔室中通入等离子体，增大形成的薄膜层表面的能量；步骤S6，向所述沉积腔室中通入清洁气体，排出所述沉积腔室中的反应副产物和残余的前驱体和反应体。根据本发明减少形成的薄膜层中的杂质，提高薄膜层的质量和电学性能。

Description

通过沉积工艺形成薄膜的方法
技术领域
本发明涉及存储器领域，尤其涉及一种通过沉积工艺形成薄膜的方法。
背景技术
薄膜工艺是半导体制程领域非常重要的制程工艺，例如氮化钛薄膜(TiN)作为目前三维闪存型器件中常用的钨(W)粘合层和阻挡层，可通过物理气相沉积(Physical VaporDeposition，PVD)工艺和化学气相沉积(比如原子层沉积工艺，Atomic Layer Deposition，ALD)来制备。但是，由于PVD工艺在深宽比高的结构中台阶覆盖率(Step coverage)和悬突(Overhang)等方面表现不佳，因此，限制了通过PVD工艺制备TiN薄膜在当前三维闪存器件中的应用。通过化学气相沉积工艺制备氮化钛薄膜作为粘合层，台阶覆盖率更好，但是化学气相沉积工艺下制备的TiN薄膜的电阻率明显大于通过PVD工艺制备的TiN薄膜。
因而如何改善薄膜的质量和电学性能仍是本领域亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种通过沉积工艺形成薄膜的方法，根据本发明制备方法改善了薄膜的质量和电学性能。
为此，本发明一些实施例提供了一种通过沉积工艺形成薄膜的方法，包括：
步骤S1，将基底至于沉积腔室中；
步骤S2，向所述沉积腔室中通入前驱体，在所述基底表面形成吸附层；
步骤S3，向所述沉积腔室中通入反应体，所述反应体与所述吸附层反应，在所述基底表面形成薄膜层，并产生反应副产物；
步骤S4，进行所述步骤S3后，对所述沉积腔室进行抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述薄膜层表面形成的反应副产物的脱附能；
步骤S5，向沉积腔室中通入等离子体，增大形成的薄膜层表面的能量；
步骤S6，进行所述步骤S5后，向所述沉积腔室中通入清洁气体，排出所述沉积腔室中的反应副产物和残余的前驱体和反应体。
在一些实施例中，所述薄膜层的材料为金属氮化物或金属氧化物。
在一些实施例中，所述前驱体为包含所述薄膜层中相应的金属元素的化合物。
在一些实施例中，所述薄膜层的材料为TiN、TiO2、HfO2、Al2O3或ZrO2。
在一些实施例中，进行所述步骤S4时抽真空操作的时间为0.1s-5s，沉积腔室中的腔室压力为1torr-10torr。
在一些实施例中，进行所述步骤S2和所述步骤S3时，所述沉积腔室中的腔室压力为2torr-10torr。
在一些实施例中，所述薄膜层的材料为TiN时，所述前驱体为TiCl4，前驱体的流量为10sccm～200sccm，反应体为NH3，反应体的流量为1000sccm～8000sccm。
在一些实施例中，所述步骤S5中通入的等离子产生的过程为：提供源气体，通过射频功率对所述源气体进行解离，形成等离子体，将等离子体引入沉积腔室中。
在一些实施例中，所述源气体为H2、N2或NH3，射频功率为300W-1200W。
在一些实施例中，所述沉积工艺为SFD、ALD或PEALD。
在一些实施例中，所述沉积工艺为ALD或PEALD时，进行步骤S2后，还包括步骤S2a，对所述沉积腔室进行第一抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低进行所述步骤S2时吸附层表面形成的反应副产物的脱附能。
在一些实施例中，进行所述步骤S2a后，还包括步骤S2b，向所述沉积腔室中通入第一清洁气体，排出进行所述步骤S2时形成的反应副产物和残余的前驱体。
在一些实施例中，实施所述步骤S2至所述步骤S6至少一次。
在一些实施例中，所述沉积工艺为SFD时，所述步骤2和所述步骤3同时进行，在进行所述步骤S6后，还包括步骤S7，再次向沉积腔室中通入反应体，去除薄膜层中残留的杂质；进行所述步骤S7后，还包括步骤S8，对所述沉积腔室进行第二抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低进行所述步骤S7时所述薄膜层表面形成的反应副产物的脱附能；进行所述步骤S8后，还包括步骤S9，向所述沉积腔室中通入第二清洁气体，排出沉积腔室中残留的反应副产物、前驱体和反应体。
在一些实施例中，实施所述步骤S2至所述步骤S9至少一次。
本发明一些实施例提供的通过沉积工艺形成薄膜的方法，进行步骤S2，向所述沉积腔室中通入前驱体，在所述基底表面形成吸附层，和步骤S3，向所述沉积腔室中通入反应体，所述反应体与所述吸附层反应，在所述基底表面形成薄膜层，并产生反应副产物后，进行步骤S4，进行所述步骤S3后，对所述沉积腔室进行抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述薄膜层表面形成的反应副产物的脱附能；步骤S5，向沉积腔室中通入等离子体，增大形成的薄膜层表面的能量；步骤S6，进行所述步骤S5后，向所述沉积腔室中通入清洁气体，排出所述沉积腔室中的反应副产物和残余的前驱体和反应体。进行步骤S3形成薄膜层时，会形成的反应副产物(比如HCl和Cl杂质)，部分反应副产物会吸附在薄膜层表面，具有强烈的吸附性能以及很强的脱附能，难以被清洁气体直接排出，因而进行步骤S3后，会进行步骤S4时，通过对所述沉积腔室进行抽真空操作(例如通过真空泵(pump)进行)，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述进行步骤S3时薄膜层表面形成的反应副产物的脱附能，同时由于沉积腔室的压力降低，意味着真空泵(pump)的抽气能力相应会提高，使得进行抽真空操作时，就可以通过物理脱附的方式使得薄膜层表面的部分或全部反应副产物被排出沉积腔室，从而有利于减少形成的薄膜层中的杂质，进而有利于提高形成的薄膜层的质量和电学性能，比如减小薄膜层的电阻，减小漏电流等。进行步骤S5通入等离子增大薄膜层表面的能量，从而避免副产物再次回落被吸附至薄膜层表面的情况，随着步骤S6清洁气体的吹扫，更容易使得薄膜层表面吸附的反应副产物被排出。
进一步，一些实施例中，当所述沉积工艺为ALD或PEALD时，进行步骤S2后，还包括步骤S2a，对所述沉积腔室进行第一抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低进行所述步骤S2时吸附层表面形成的反应副产物的脱附能。进行步骤S2形成吸附层时，会形成反应副产物，比如从前驱体中分离出的部分Cl杂质，部分反应副产物会吸附在吸附层的表面难以被清洁气体直接排出，因而进行步骤S2后，会进行步骤S2a时，通过第一抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述进行步骤S2时吸附层表面形成的反应副产物(Cl杂质)的脱附能(脱附能为Cl杂质从吸附层表面脱离需要的能量)，同时由于沉积腔室的压力降低，意味着真空泵(pump)的抽气能力相应会提高，使得进行第一抽真空操作时，就可以通过物理脱附的方式使得吸附层表面的部分或全部反应副产物(Cl杂质)被排出沉积腔室，有利于进一步减少后续形成的薄膜层中的杂质，从而进一步提高形成的薄膜层的质量和电学性能，比如减小薄膜层的电阻，减小漏电流等。
进一步，一些实施例中，当所述沉积工艺为SFD时，在进行所述步骤S6后，还包括步骤S7，再次向沉积腔室中通入反应体，去除薄膜层中残留的杂质；进行所述步骤S7后，还包括步骤S8，对所述沉积腔室进行第二抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低进行所述步骤S7时所述薄膜层表面形成的反应副产物的脱附能；进行所述步骤S8后，还包括步骤S9，向所述沉积腔室中通入第二清洁气体，排出沉积腔室中残留的反应副产物、前驱体和反应体。所述进行步骤S7时，通入的反应体与薄膜层中残留的杂质(比如Cl)反应，形成反应副产物(比如HCl)，从而能进一步去除薄膜层中残留的杂质。进行步骤S7后，会进行步骤S8，通过对所述沉积腔室进行第二抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述进行步骤S7时薄膜层表面形成的反应副产物(HCl杂质)的脱附能(脱附能为HCl杂质从薄膜层表面脱离需要的能量)，同时由于沉积腔室的压力降低，意味着真空泵(pump)的抽气能力相应会提高，使得进行抽真空操作时，就可以通过物理脱附的方式使得薄膜层表面的部分或全部反应副产物(HCl杂质)被排出沉积腔室，从而进一步有利于减少形成的薄膜层中的杂质，从而进一步提高形成的薄膜层的质量和电学性能，比如减小薄膜层的电阻，减小漏电流等。
附图说明
图1为本发明一实施例通过沉积工艺形成薄膜的流程示意图；
图2为本发明另一实施例通过沉积工艺形成薄膜的流程示意图；
图3为本发明又一实施例通过沉积工艺形成薄膜的流程示意图。
具体实施方式
如背景技术所言，现有化学气相沉积工艺形成TiN薄膜的质量和电学性能。
研究发现，现有采用化学气相沉积工艺形成TiN薄膜时，前驱体为TiCl4，反应气体为NH3，通过NH3逐步取代前驱体TiCl4中的Cl来形成TiN薄膜，但这种工艺会导致形成的TiN薄膜中或表面存在Cl的残留，由于Cl本身容易酸化具有腐蚀性，会对TiN薄膜的质量和电学性质有很大的影响，比如会引起阻值升高、漏电流变大等。进一步研究发现，TiN薄膜中残留的Cl为前驱体和反应体进行化学反应时产生的反应副产物(Cl和HCl)吸附在TiN薄膜表面后形成，Cl和HCl对TiN薄膜的表面具有强烈的吸附性能，通过现有的清洁气体去除沉积腔室中的反应副产物时很难被去除，使得TiN薄膜中Cl含量难以降低。
为此，本发明提供了一种通过沉积工艺形成薄膜的方法，进行步骤S2，向所述沉积腔室中通入前驱体，在所述基底表面形成吸附层，和步骤S3，向所述沉积腔室中通入反应体，所述反应体与所述吸附层反应，在所述基底表面形成薄膜层，并产生反应副产物后，进行步骤S4，进行所述步骤S3后，对所述沉积腔室进行抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述薄膜层表面形成的反应副产物的脱附能；步骤S5，向沉积腔室中通入等离子体，增大形成的薄膜层表面的能量；步骤S6，进行所述步骤S5后，向所述沉积腔室中通入清洁气体，排出所述沉积腔室中的反应副产物和残余的前驱体和反应体。进行步骤S3形成薄膜层时，会形成的反应副产物(比如HCl和Cl杂质)，部分反应副产物会吸附在薄膜层表面，具有强烈的吸附性能以及很强的脱附能，难以被清洁气体直接排出，因而进行步骤S3后，会进行步骤S4时，通过对所述沉积腔室进行抽真空操作(例如通过真空泵(pump)进行)，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述进行步骤S3时薄膜层表面形成的反应副产物的脱附能，同时由于沉积腔室的压力降低，意味着真空泵(pump)的抽气能力相应会提高，使得进行抽真空操作时，就可以通过物理脱附的方式使得薄膜层表面的部分或全部反应副产物被排出沉积腔室，从而有利于减少形成的薄膜层中的杂质，进而提高形成的薄膜层的质量和电学性能，比如减小薄膜层的电阻，减小漏电流等。进行步骤S5通入等离子增大薄膜层表面的能量，从而避免副产物再次回落被吸附至薄膜层表面的情况，随着步骤S6清洁气体的吹扫，更容易使得薄膜层表面吸附的反应副产物被排出。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
参考图1，本发明一实施例提供了一种通过沉积工艺形成薄膜的方法，包括步骤：
步骤S1，将基底至于沉积腔室中；
步骤S2，向所述沉积腔室中通入前驱体，在所述基底表面形成吸附层；
步骤S3，向所述沉积腔室中通入反应体，所述反应体与所述吸附层反应，在所述基底表面形成薄膜层，并产生反应副产物；
步骤S4，进行所述步骤S3后，对所述沉积腔室进行抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述薄膜层表面形成的反应副产物的脱附能；
步骤S5，向沉积腔室中通入等离子体，增大形成的薄膜层表面的能量；
步骤S6，进行所述步骤S5后，向所述沉积腔室中通入清洁气体，排出所述沉积腔室中的反应副产物和残余的前驱体和反应体。
下面对前述过程进行详细的描述。
进行步骤S1，将基底至于沉积腔室中。
所述基底的表面后续通过化学气相沉积工艺形成薄膜层。所述薄膜层可以用于做导电层、阻挡层或黏附层中的一种或几种，所述薄膜层也可以用于作为高K(K大于2.5)介质层。
在一实施例中，所述薄膜层的材料可以为金属氮化物或金属氧化物。具体的，所述后续形成的薄膜层的材料为TiN、TiO2、HfO2、Al2O3或ZrO2。TiN薄膜层可以用于作为导电层、阻挡层或黏附层中的一种或几种，TiO2、HfO2、Al2O3或ZrO2薄膜层可以用于作为高K介质层。本实施例中以后续形成的薄膜层为TiN薄膜作为实例进行说明。
在一实施例中，所述基底可以为半导体衬底，所述半导体衬底的材料可以为硅(Si)、锗(Ge)、或硅锗(GeSi)、碳化硅(SiC)；也可以是绝缘体上硅(SOI)，绝缘体上锗(GOI)；或者还可以为其它的材料，例如砷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物。所述半导体衬底中根据需要掺杂一定的杂质离子，所述杂质离子可以为N型杂质离子或P型杂质离子。本实施例中，所述半导体衬底的材料为硅。所述半导体衬底中可以用于形成若干沟槽型晶体管，所述若干沟槽型晶体管作为DRAM存储器件的一部分。具体的，所述半导体衬底中具有若干分立的有源区，相邻有源区之间通过隔离层隔离，每一个有源区和相邻的隔离层中具有至少一个字线沟槽(或者基底的表面形成有至少一个字线沟槽)，后续通过本申请提供的薄膜的形成方法，在所述字线沟槽的侧壁和底部表面形成薄膜层(比如TiN薄膜层)，在形成薄膜层后，在字线沟槽中填充满金属(比如W)形成埋入式金属字线(或埋入式金属栅极)，所述薄膜层作为埋入式金属字线(或埋入式金属栅极)的阻挡层和黏附层。
在另一实施例中，直接在所述半导体表面上通过本申请提供的薄膜的形成方法形成薄膜层(比如TiO2、HfO2、Al2O3或ZrO2薄膜层)，所述薄膜层作为晶体管的高K介质层，在形成薄膜层后，在薄膜层上形成金属栅极。
在另一实施例中，所述基底可以包括半导体衬底和位于所述半导体衬底上的层间介质层。
所述半导体衬底中或表面可以形成有半导体器件，所述半导体器件可以为存储器、晶体管(包括沟槽型晶体管)中的一种或两种，或者可以为其他功能的半导体器件。
所述层间介质层中形成有与所述半导体器件连接的导电连接结构或电容器，所述导电连接结构为插塞、金属线或大马士革结构中的一种或几种。在一实施例中，在形成导电连接结构时，在所述层间介质层中形成开口或沟槽，采用本申请提供的薄膜的形成方法，在所述开口或沟槽的侧壁和底部表面形成薄膜层(比如TiN薄膜层)，然后在开口或沟槽中填充满金属，形成导电连接结构，所述形成的薄膜层作为导电连接结构的阻挡层和黏附层。在另一实施例中，在形成电容器时，在所述层间介质层中形成电容孔，在所述电容孔的侧壁和底部表面形成薄膜层(比如TiN薄膜层)，所述薄膜层作为电容器的下电极层，在形成薄膜层后，在所述薄膜层上形成电容器的介电层，在介电层上形成电容器的上电极层。
在一实施例中，所述层间介质层可以为单层或多层堆叠结构，所述底层介质层材料可以为的氧化硅、氟掺杂硅玻璃(FSG)、低介电常数材料、其它适合的材料及/或上述的组合。
所述沉积腔室为用于进行沉积工艺的腔室，所述沉积工艺包括SFD(Supercritical Fluid Deposition，超临界流体沉积工艺)、ALD(Atomic LayerDeposition，原子层沉积工艺)或PEALD(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition，等离子体增强原子层沉积工艺)。所述沉积工艺为SFD时，前驱体和反应体以超临界流体的形式通入沉积腔室，具有连续沉积、生长较快的优点，所述沉积工艺ALD时，前驱体和反应体以气体的形式通入沉积腔室，虽然膜层生长速度较慢但是具有膜层厚度和质量较好控制的优点，所述沉积工艺PEALD时，将气体形式的前驱体和反应体离子化通入沉积腔室，具有生长速度较高，同时膜层厚度较好控制以及反应温度低的优点。
进行步骤S2，向所述沉积腔室中通入前驱体，在所述基底表面形成吸附层。
所述前驱体用于在基底表面形成吸附层，所述吸附层与后续通入到沉积腔室中的反应体反应在基底表面形成薄膜层。
所述前驱体可以气体形态或者超临界流体形态通入到沉积腔室中。具体的当沉积工艺为ALD或PEALD时，所述前驱体以气体的形态通入到沉积腔室中，当沉积工艺为SFD时，所述前驱体以超临界流体形态通入到沉积腔室中。
在一实施例中，当待形成的薄膜层为TiN或TiO2薄膜层，前驱体可以采用TiCl4。在另一实施例中，当待形成的薄膜层为HfO2薄膜层时，前驱体可以采用HfCl4。
在一实施例中，通入前驱体时，所述沉积腔室中的腔室压力为2torr-10torr，当前驱体为TiCl4，所述前驱体的流量为10sccm～200sccm。
在一实施例中，当所述沉积工艺为ALD或PEALD时，在进行步骤S2后，进行步骤S3前，还可以进行步骤S2a和步骤S2b，具体请参考图2，进行步骤S2后，进行步骤S2a，对所述沉积腔室进行第一抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述进行步骤S2时吸附层表面形成的反应副产物的脱附能；进行所述步骤S2a后，进行步骤S2b，向所述沉积腔室中通入第一清洁气体，排出进行所述步骤S2时形成的反应副产物和残余的前驱体。
进行步骤S2形成吸附层时，会形成反应副产物，比如从前驱体中分离出的部分Cl杂质，部分反应副产物会吸附在吸附层的表面难以被清洁气体直接排出，因而进行步骤S2后，会进行步骤S2a时，通过第一抽真空操作(一般通过真空泵(pump)进行)，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述进行步骤S2时吸附层表面形成的反应副产物(Cl杂质)的脱附能(脱附能为Cl杂质从吸附层表面脱离需要的能量)，同时由于沉积腔室的压力降低，意味着真空泵(pump)的抽气能力相应会提高，使得进行第一抽真空操作时，就可以通过物理脱附的方式使得吸附层表面的部分或全部反应副产物(Cl杂质)被排出沉积腔室，有利于(进一步)减少后续形成的薄膜层中的杂质，从而(进一步)提高形成的薄膜层的质量和电学性能，比如减小薄膜层的电阻，减小漏电流等。
在一实施例中，进行步骤S2a时，所述沉积腔室中的腔室压力可以为1torr-10torr，进行步骤S2a时第一抽真空操作的时间为0.1s-5s。
进行步骤S2a后，进行步骤S2b，向所述沉积腔室中通入第一清洁气体，排出进行所述步骤S2时所述沉积腔室中形成的反应副产物和残余的前驱体。由于进行步骤S2a时已经排出了吸附层表面的反应副产物(Cl杂质)，沉积腔室中的部分反应副产物和残余的前驱体也会在步骤S2a时被排出，通过进行步骤S2b，将沉积腔室中剩余的反应副产物和残余的前驱体排出沉积腔室。
通入第一清洁气体时，沉积腔室中的压力会升高，在一实施例中，所述沉积腔室的压力会重新升高到2torr-10torr，通过第一清洁气体将沉积腔室中剩余的反应副产物和残余的前驱体排出沉积腔室。
所述第一清洁气体为惰性气体，具体可以为N2、H2、Ar或He。
继续参考图1，进行步骤S3，向所述沉积腔室中通入反应体，所述反应体与所述吸附层反应，在所述基底表面形成薄膜层，并产生反应副产物。
所述反应体用于与吸附层进行化学反应，在所述基底表面形成薄膜层，并会产生反应副产物。
所述反应体可以气体形态或者超临界流体形态通入到沉积腔室中。具体的当沉积工艺为ALD或PEALD时，所述反应体以气体的形态通入到沉积腔室中，当沉积工艺为SFD时，所述反应体以超临界流体形态通入到沉积腔室中。
在一实施例中，当待形成的薄膜层为TiN或TiO2薄膜层，反应体可以采用NH3。在另一实施例中，当待形成的薄膜层为HfO2薄膜层时，反应体可以采用H2O。
在一实施例中，通入反应体时，所述沉积腔室中的腔室压力为2torr-10torr，当反应体为NH3，所述反应体的流量为1000sccm～8000sccm。
本实施例中，所述反应体与吸附层进行化学反应形成薄膜层时，会形成含Cl的反应副产物(比如HCl和Cl杂质)，部分Cl的反应副产物会吸附在薄膜层表面，并且具有强烈的吸附性能以及很强的脱附能。在其他实施例中，根据前驱体和反应体的不同，所述反应副产物中含有的元素也会不同。
需要说明的是，在一些实施例中，当沉积工艺为ALD或PEALD时，步骤S3可以在步骤S2之后进行，具体可以参考图1和图2。在其他实施例中，当沉积工艺为SFD时，步骤S3也可以跟步骤S2同时进行，具体请参考图3，在进行步骤2，同时进行步骤3。
请继续参考图1，进行步骤S4，在进行所述步骤S3后，对所述沉积腔室进行抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述薄膜层表面形成的反应副产物的脱附能。
在一实施例中，进行步骤S4时，所述沉积腔室中的腔室压力可以为1torr-10torr，进行步骤S4时抽真空操作的时间为0.1s-5s。在上述范围内时，进行步骤S3形成薄膜层时，会形成含Cl的反应副产物(比如HCl和Cl杂质)，部分Cl的反应副产物会吸附在薄膜层表面，具有强烈的吸附性能以及很强的脱附能，难以被清洁气体直接排出，因而进行步骤S3后，会进行步骤S4时，通过对所述沉积腔室进行抽真空操作(例如通过真空泵(pump)进行)，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述进行步骤S3时薄膜层表面形成的反应副产物(HCl和Cl杂质)的脱附能(脱附能为HCl和Cl杂质从薄膜层表面脱离需要的能量)，同时由于沉积腔室的压力降低，意味着真空泵(pump)的抽气能力相应会提高，使得进行抽真空操作时，就可以通过物理脱附的方式使得薄膜层表面的部分或全部反应副产物(HCl和Cl杂质)被排出沉积腔室，从而有利于减少形成的薄膜层中的杂质，进而提高形成的薄膜层的质量和电学性能，比如减小薄膜层的电阻，减小漏电流等。
步骤S5，向沉积腔室中通入等离子体，增大形成的薄膜层表面的能量。
本实施例中，步骤S5在步骤S4之后进行，在进行步骤S5时，沉积腔室保持与进行步骤S4时的腔室压力，即真空泵一直保持抽真空的动作。
在脱附的能量降低之后，副产物例如强烈吸附的HCl，以更低的能量状态下脱离所形成的薄膜层表面，由物理吸附态进入脱附态，此时，通入等离子增大薄膜层表面的能量，从而避免副产物再次回落被吸附至薄膜层表面的情况，随着如上所述，如下详述的清洁气体的吹扫，更容易使得薄膜层表面吸附的反应副产物被排出。
在一实施例中，所述步骤S5中通入的等离子产生的过程为：提供源气体，通过射频功率对所述源气体进行解离，形成等离子体，将等离子体引入沉积腔室中。在一具体实施例中，所述源气体为H2、N2或NH3，射频功率为300W-1200W。
进行步骤S6，在进行所述步骤S5后，向所述沉积腔室中通入清洁气体，排出所述沉积腔室中的反应副产物和残余的前驱体和反应体。
通入清洁气体时，沉积腔室中的压力会升高，在一实施例中，所述沉积腔室的压力会重新升高到2torr-10torr，通过清洁气体将沉积腔室中剩余的反应副产物和残余的前驱体和反应体排出沉积腔室。
所述清洁气体为惰性气体，具体可以为N2、H2、Ar或He。
在一实施例中，在进行步骤S6后，参考图1，还包括步骤：重复进行所述步骤S2，步骤S3，步骤S4，步骤S5和步骤S6，从而获得具有预期厚度和预期质量的薄膜层。
在另一实施例中，当沉积工艺为ALD或PEALD时，参考图2，进行步骤S6后，重复进行所述步骤S2，步骤S2a，步骤S2b，步骤S3，步骤S4，步骤S5和步骤S6，直至形成符合工艺要求厚度的薄膜层。所述重复的次数根据实际的厚度要求进行设置。
在另一实施例中，当沉积工艺为SFD时，参考图3，在进行所述步骤S6后，还包括步骤S7，再次向沉积腔室中通入反应体，进一步去除薄膜层中残留的杂质；进行所述步骤S7后，还包括步骤S8，对所述沉积腔室进行第二抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低进行所述步骤S7时所述薄膜层表面形成的反应副产物的脱附能；进行所述步骤S8后，还包括步骤S9，向所述沉积腔室中通入第二清洁气体，排出沉积腔室中残留的反应副产物、前驱体和反应体。
所述进行步骤S7时，通入的反应体为NH3，NH3薄膜层中残留的杂质(Cl)反应，形成反应副产物HCl，从而能进一步去除薄膜层中残留的杂质。
进行步骤S7后，会进行步骤S8，通过对所述沉积腔室进行第二抽真空操作(例如通过真空泵(pump)进行)，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述进行步骤S7时薄膜层表面形成的反应副产物(HCl杂质)的脱附能(脱附能为HCl杂质从薄膜层表面脱离需要的能量)，同时由于沉积腔室的压力降低，意味着真空泵(pump)的抽气能力相应会提高，使得进行抽真空操作时，就可以通过物理脱附的方式使得薄膜层表面的部分或全部反应副产物(HCl杂质)被排出沉积腔室，从而进一步有利于减少形成的薄膜层中的杂质，从而进一步提高形成的薄膜层的质量和电学性能，比如减小薄膜层的电阻，减小漏电流等。
所述进行步骤S9时，所述第二清洁气体为惰性气体，具体可以为N2、H2、Ar或He。
在进行步骤S6后，重复进行所述步骤S2，步骤S3，步骤S4，步骤S5、步骤S6，步骤S7，步骤S8和步骤S9，获得具有预期厚度和预期质量的薄膜层。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (15)

1.一种通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，包括：
步骤S1，将基底至于沉积腔室中；
步骤S2，向所述沉积腔室中通入前驱体，在所述基底表面形成吸附层；
步骤S3，向所述沉积腔室中通入反应体，所述反应体与所述吸附层反应，在所述基底表面形成薄膜层，并产生反应副产物；
步骤S4，进行所述步骤S3后，对所述沉积腔室进行抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低所述薄膜层表面形成的反应副产物的脱附能；
步骤S5，向沉积腔室中通入等离子体，增大形成的薄膜层表面的能量；
步骤S6，进行所述步骤S5后，向所述沉积腔室中通入清洁气体，排出所述沉积腔室中的反应副产物和残余的前驱体和反应体。
2.如权利要求1所述的通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，所述薄膜层的材料为金属氮化物或金属氧化物。
3.如权利要求2所述的通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，所述前驱体为包含所述薄膜层中相应的金属元素的化合物。
4.如权利要求1～3所述的通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，所述薄膜层的材料为TiN、TiO2、HfO2、Al2O3或ZrO2。
5.如权利要求1或2所述的通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，进行所述步骤S4时抽真空操作的时间为0.1s-5s，沉积腔室中的腔室压力为1torr-10torr。
6.如权利要求1所述的通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，进行所述步骤S2和所述步骤S3时，所述沉积腔室中的腔室压力为2torr-10torr。
7.如权利要求1所述的通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，所述薄膜层的材料为TiN时，所述前驱体为TiCl4，前驱体的流量为10sccm～200sccm，反应体为NH3，反应体的流量为1000sccm～8000sccm。
8.如权利要求1所述的通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，所述步骤S5中通入的等离子产生的过程为：提供源气体，通过射频功率对所述源气体进行解离，形成等离子体，将等离子体引入沉积腔室中。
9.如权利要求8所述的通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，所述源气体为H2、N2或NH3，射频功率为300W-1200W。
10.如权利要求1所述的通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，所述沉积工艺为SFD、ALD或PEALD。
11.如权利要求10所述的通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，所述沉积工艺为ALD或PEALD时，进行步骤S2后，还包括步骤S2a，对所述沉积腔室进行第一抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低进行所述步骤S2时吸附层表面形成的反应副产物的脱附能。
12.如权利要求11所述的通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，进行所述步骤S2a后，还包括步骤S2b，向所述沉积腔室中通入第一清洁气体，排出进行所述步骤S2时形成的反应副产物和残余的前驱体。
13.如权利要求12所述的通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，实施所述步骤S2至所述步骤S6至少一次。
14.如权利要求10所述的通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，所述沉积工艺为SFD时，所述步骤2和所述步骤3同时进行，在进行所述步骤S6后，还包括步骤S7，再次向沉积腔室中通入反应体，去除薄膜层中残留的杂质；进行所述步骤S7后，还包括步骤S8，对所述沉积腔室进行第二抽真空操作，减小所述沉积腔室中的腔室压力，以降低进行所述步骤S7时所述薄膜层表面形成的反应副产物的脱附能；进行所述步骤S8后，还包括步骤S9，向所述沉积腔室中通入第二清洁气体，排出沉积腔室中残留的反应副产物、前驱体和反应体。
15.如权利要求14所述的通过沉积工艺形成薄膜的方法，其特征在于，实施所述步骤S2至所述步骤S9至少一次。
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