TW201420799A - 包含具高鋁含量的鋁合金之膜的沉積 - Google Patents

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Abstract

所提供的是包括鋁、碳和一金屬之膜，其中鋁的元素含量是大於約16%的量，且碳含量小於約50%。同時也提供了沉積該膜的方法。

Description

包含具高鋁含量的鋁合金之膜的沉積
本發明之具體實施例一般是關於膜沉積，且特別是關於適合作為N-金屬膜的膜沉積。
在一基板表面上的薄膜沉積在多種工業中都是重要的製程，該等工業包括半導體處理、擴散阻障塗層、以及磁性讀取/寫入磁頭之介電層。特別是，在半導體工業中，微型化需要薄膜沉積的原子等級控制，以於高深寬比結構上產生保形塗層。
膜的一種重要類型是金屬碳化物。這些膜被整合於許多應用中，包括閘極堆疊。某些金屬碳化物製程是習知的，包括沉積含有相對低鋁含量膜的部分。然而，目前還沒有知道一種製程是可以沉積一種膜中包含相對高鋁濃度的鋁碳化物膜。此外，為了調整電阻率(因為深寬特徵結構的尺寸減少，這是需要的)，將會需要降低碳含量。因此，需要有包 含相對高鋁含量及/或相對低碳含量的膜與沉積膜的方法。
本發明的一個態樣是關於一種含有鋁、碳和一金屬之膜，其中鋁的元素含量是大於約16%，且碳含量低於約50%。在某些具體實施例中，該金屬是選自由鈦、鉭與鉿所組成之群組。在一或更多個具體實施例中，鋁的元素含量是大於約20%的量。在某些具體實施例中，碳的元素含量是小於約30%的量。在一或更多個具體實施例中，金屬對碳的元素含量比例是小於約50%。
本發明的一第二態樣是關於一種用於沉積一膜的方法，該方法包括：使一基板表面暴露於一金屬鹵化物前驅物，該金屬鹵化物前驅物包括一金屬鹵化物以於該基板表面處提供一金屬鹵化物；清除過剩的金屬鹵化物；使該基板表面暴露於一或多種烷基鋁前驅物，該一或多種烷基鋁前驅物包括三甲基鋁(trimethyl aluminum)、三乙基鋁(triethyl aluminum)、氫化二甲基鋁(dimethyaluminum hydride)、二乙基氫化鋁(diethylhydridoaluminum)、甲基二氫化鋁(methyldihydroaluminum)以及一種具有化學式[(CxHy)3-aAlHa]n之氫化烷基鋁中的一或多種，其中x具有1至3的數值，y具有2x+2的數值，a具有1至2的數值，以及n具有1至4的數值。在某些具體實施例中，該方法進一步包括使該基板表面暴露於一胺鋁烷(amine-alane)與一穩定化胺類，以提供包括一金屬鋁合金的一N-金屬膜。在一或多個具體實施例中，該基板表面具有 介於約200或300至約400℃的一溫度。
在某些具體實施例中，對該烷基鋁前驅物的暴露是在對鋁烷前驅物的暴露之前進行。在一或多個具體實施例中，對該烷基鋁前驅物的暴露是在對鋁烷前驅物的暴露之後進行。在某些具體實施例中，該穩定化胺類是選自二甲基環己胺(dimethylcyclohexylamine)和二環甲基己基胺(dicyclomethylhexylamine)。在一或多個具體實施例中，該金屬是選自鈦、鉭與鉿中其一或多者。
在某些具體實施例中，該金屬鹵化物是選自由TiCl4、TaCl5、和HfCl4所組成之群組。在一或多個具體實施例中，該基板表面對該烷基鋁的暴露與該基板表面對該鋁烷前驅物的暴露是至少部分重疊。
該方法可包括其他步驟。在某些具體實施例中，該方法進一步包括清除該鋁烷前驅物。在一或多個具體實施例中，該方法進一步包括使該基板表面暴露於一胺類，其中該基板表面是在該基板表面暴露於該烷基鋁及/或該鋁烷前驅物時暴露於該胺類。在某些具體實施例中，以一合金劑浸泡該N-金屬膜，其中該合金劑包括SiH4、GeH4、三甲基鎵(trimethylgallium)、和B2H6中的一或多種。在一或多個具體實施例中，該方法進一步包括在該基板對該第三前驅物的暴露期間，使該基板表面暴露於一第四前驅物，該第四前驅物包括二甲基乙基胺、二甲基環己基胺或吡咯啶鋁烷(pyrrolidine alane)中的一或多種。
在一或多個具體實施例中，該N-金屬膜含有少於 20%的碳。在某些具體實施例中，該前驅物是一氣體前驅物。在一或多個具體實施例中，該方法是藉由CVD或ALD來實施。
本發明的另一態樣是與一種藉由上述方法中任一者所製得的膜有關。
在說明本發明的數個例示具體實施例之前，要了解本發明並不限於下文說明中所提出的架構或製程步驟的細節。本發明也可以是其他的具體實施例，且可以各種方式來實施或進行。
在本文中所使用之「基板」是指任何基板或形成在一基板上的材料表面，在一製造製程中，係於該基板或材料表面上方實施膜處理。舉例而言，上方能進行處理的基板表面包括例如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽(SOI)、摻碳的氧化矽、氮化矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石之材料、以及任何其他材料，例如金屬、金屬氮化物、金屬合金、以及其他的傳導性材料，端視於應用而定。基板不受限制地包括半導體晶圓。基板可暴露於一預處理製程，以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥基化、退火及/或烘烤基板表面。除了直接在基板表面本身上的膜處理之外，在本發明中，所揭露 的任何膜處理步驟也可於形成在基板上的一底層上進行，如下文將進一步詳細揭示者，且用語「基板表面」則是要包括上下文所指的這類底層。
根據本發明的各種具體實施例，所提供的是有關於適合為N-金屬膜之鋁金屬合金的沉積的方法。在一或多個具體實施例中，這些膜包括鋁、碳和另一金屬。在一或多個具體實施例中，本文所提供的膜含有的鋁含量是大於16%的元素含量，這在以前從未達成過。在某些具體實施例中，本文所述之膜為高度保形地沉積而成。此外，本文所述之膜的具體實施例是以可調整的金屬與鋁含量為特徵，因此可控制所沉積的膜的性質。
一般而言，方法的具體實施例說明了將一金屬鹵化物引至一基板表面上、清除該金屬鹵化物、引入具有穩定化胺類之一鋁烷來源化學物、以及將一烷基鋁或一氫化烷基鋁引入至腔室中。烷基鋁前驅物的注入可在具有穩定化胺類之胺鋁烷的注入之前、期間或之後進行。視情況者，清除可在基板對鋁烷及/或烷基鋁前驅物的暴露之後進行。
因此，本發明的一個態樣是關於一種包括鋁、碳及一金屬之膜，其中鋁的元素含量是大於約16%的量。在其他具體實施例中，該膜包括元素含量大於18%、20%、25%、30%、或40%的鋁。在其他具體實施例中，該膜包括元素藍量小於約50%的鋁。如上所述，在包含鋁、碳和另一金屬的膜中還未達到這種高濃度的鋁含量。
先前習知的類似膜無法達到這麼高濃度的鋁。雖然 不想被任何特定理論所限，但在使用金屬鹵化物(例如TiCl4和TaCl5)和烷基鋁前驅物(例如三甲基鋁或三乙基鋁)的方法中，鹵化物配位基與鋁原子反應而產生包括鋁和由一或多個鹵化物原子替換烷基鏈之一官能基。因為這是一種揮發性產物，此循環產生了一種大部分有烷基端接之金屬表面。會有與後續循環發生的表面反應，例如烷基基團在金屬鹵化物暴露於有烷基端接的金屬表面時與鹵化物互換，但並無淨成長反應發生，因而限制了鋁含量。
因此，藉由添加鋁烷前驅物(例如鋁烷胺類)，可想到烷基-金屬之端接係可變為氫化物-金屬之端接。鋁烷會歷經CVD製程、然後表面轉變。一旦有一富含鋁表面，鈦即可沉積在後續循環上。在一或多個具體實施例中，Al：Ti的比例是受到鋁烷對TiCl4脈衝的比例所影響。
然而，氫化烷是具有高反應性的，且因此一穩定化化合物在這些情況中會是有用處的，特別是當溫度相對為高時。因此，在一或多個具體實施例中，沉積的溫度高於約200、250或300℃。在一具體實施例中，沉積是在介於約225、250、275、300或325℃至約350、375、400或425℃之間的溫度下進行。因此，在本發明的某些具體實施例中，鋁烷前軀物是利用胺類而穩定化。在進一步的具體實施例中，穩定化的胺類具有相對低之蒸汽壓。這類胺類的非限制實例為二甲基環己胺(DMCA)和二環甲基己基胺。
所提供之膜的具體實施例具有比先前遭遇到的更低的碳濃度。在某些具體實施例中，所產生的膜中的碳是少於 約50、40、30、20、15、10或5%的原子比例。在不希望受限於任何特定理論下，可想到在烷基鋁與胺類之間存在有交互作用，而產生一單體，該單體具有由R3N→烷基鋁所代表之結構，因此單體對所含的碳較不敏感。因此，舉例而言，若是使用DMAH，則會形成單體R3N→DMAH。
在不希望受限於任何特定理論下，可想到在至少某些具體實施例中，在端接有鹵化物的表面與烷基鋁之間並無直接反應。亦即，可知鋁烷移除了鹵化物。因此，可知有降低濃度的碳會進入膜中；也可知烷基鋁是以兩種方式的其中一種作用：第一種可能途徑是烷基鋁沉積了一保形CVD鋁膜。在此情況中，該方法係建構為由鋁烷前驅物、金屬鹵化物和烷基鋁前驅物沉積的一富含鈦之TiAl膜的一奈米層積製程。或者是，烷基鋁前驅物可浸泡由鋁烷前驅物和金屬鹵化物以一熱穩定之CVD鋁來源沉積而成的該富含鈦之TiAl膜。該富含鈦之TiAl膜是藉由浸泡而處理，以增加含鋁量。
因此，舉例而言，本發明的一個態樣是關於一種用於沉積一膜的方法。該方法包括：使一基板表面暴露於一金屬鹵化物前驅物，該金屬鹵化物前驅物包括一金屬鹵化物以於該基板表面處提供一金屬鹵化物；清除過剩的金屬鹵化物；使該基板表面暴露於一或多種烷基鋁前驅物，該一或多種烷基鋁前驅物包括三甲基鋁(TMA)、三乙基鋁(TEA)、氫化二甲基鋁、二乙基氫化鋁、甲基二氫化鋁以及一種具有化學式[(CxHy)3-aAlHa]n之氫化烷基鋁中的一或多種，其中x具有1至3的數值，y具有2x+2的數值，a具有1至2的數 值，以及n具有1至4的數值。在某些具體實施例中，該方法進一步包括使該基板表面暴露於一胺鋁烷與一穩定化胺類，以提供包括一金屬鋁合金的一N-金屬膜。在一或多個具體實施例中，該基板表面具有介於約200或300至約400℃的一溫度。用語「清除」表示移除處理腔室內的任何過剩的前驅物、副產物與其他污染物。載氣、清除氣體或其他製程氣體係包括氮、氫、氬、氖、氦、或前述氣體的組合。在本文中，在指稱一前驅物「過剩」時，是指不在表面處及/或沉積反應中不可用或不需要的前驅物。在一或多個具體實施例中，基板可暴露於一種以上的烷基鋁。
在一或多個具體實施例中，上述製程係可以各種次序來進行。舉例而言，對烷基鋁前驅物的暴露可在對鋁烷前驅物和穩定化胺類的暴露之前或之後進行，或反之亦然。在其他具體實施例中，它們則是共流的。
在一或多個具體實施例中，基板表面對烷基鋁的暴露是與基板表面對鋁烷前驅物的暴露至少部分重疊。在另外的具體實施例中，可交替烷基鋁與鋁烷前驅物，且可以、或不以流動中部分重疊為特徵。
在一或多個具體實施例中，所述方法可進一步包括在該基板暴露於鋁烷前驅物之後清除該鋁烷前驅物。這可以用來移除過剩的前驅物。
在另外的具體實施例中，具有或不具有穩定化胺類的烷基鋁和鋁烷前驅物係可交替，但以流動中部分重疊為特徵。因此，舉例而言，在一或多個具體實施例中，基板表面 對烷基鋁的暴露是與基板表面對DMEAA的暴露至少部分重疊。
本發明的各種具體實施例是關於配位至胺類的鋁烷(氫化鋁或AlH3)前驅物的使用。鋁烷一般是一種不穩定的化合物，但在某些情況中可藉由配位至一胺類而穩定化。這類前驅物可由化學式AlH3-NR3來表示。這些前驅物可根據下式1而合成：LiAlH4+NR3-HCl → AlH3-NR3+H2+LiCl (式1)
這些胺類的實例包括、但不限於二甲基乙基鋁烷、甲基吡咯啶鋁烷(MPA)、以及二(甲基吡咯啶)鋁烷(MP2A)。
根據本發明的具體實施例，金屬鹵化物也被使用做為一前驅物。可根據所需要的金屬膜來選擇金屬。在一或多個具體實施例中，該金屬是選自Ti、Ta和Hf。在一或多個具體實施例中，該鹵化物是選自Cl、I和Br，使得該第二前驅物包括一金屬氯化物、金屬碘化物或金屬溴化物。因此，舉例而言，該金屬鹵化物前驅物是選自TiCl4、TaCl5和HfCl4。
本文之方法是以其他次處理為特徵。舉例而言，在一或多個具體實施例中，上述方法係進一步包括以一合金劑浸泡該N-金屬膜。在本文中，所使用的「浸泡」或「正浸泡」是指使一基板暴露於一反應物氣體、且該氣體與該表面反應但未沉積一層體的製程。在進一步的具體實施例中，該合金劑包括SiH4、GeH4、三甲基鎵、以及B2H6中的一或多種。
本文所述方法的其他具體實施例可進一步包括使該基板表面暴露於一胺類，其中該基板表面在該基板表面對烷 基鋁前驅物及/或鋁烷前驅物暴露時對胺類暴露。
在某些具體實施例中，該方法進一步包括在該基板對該第三前驅物的暴露期間，使該基板表面暴露於一第四前驅物，其中該第四前驅物包括二甲基乙基胺、二甲基環己基胺或吡咯啶鋁烷的一或多種。在進一步的具體實施例中，該胺類是至少在基板對該鋁烷前驅物及/或烷基鋁前驅物的暴露期間流動。
在一或多個具體實施例中，所述膜是利用ALD、CVD、或PVD製程而沉積。在與一CVD製程相關的具體實施例中，該基板是連續同時地、或實質同時地而適當地對一種以上的前驅物暴露。
在其他具體實施例中，是利用一原子層沉積(ALD)製程來沉積膜。因此，在一個具體實施例中，使該基板表面接觸於兩種或更多種前驅物是依序地或實質上依序進行。在一個更特定的具體實施例中，該方法包括金屬鹵化物暴露、接著清除、接著對DMAH暴露、接著另一次清除、接著對DMAH暴露、接著再另一次清除。在一ALD製程的例示具體實施例中，一第一化學前驅物(「A」)係於一第一半反應中脈送至或流至(例如TiCl4或TaCl5)基板表面。一般是由一真空泵減壓及/或藉由一流動的惰性清除氣體移除過剩的反應物和反應副產物。接著一前驅物「B」(例如一DMAH)係輸送至該表面，其中該第一半反應的前驅物與「B」前驅物的新的配位基反應而產生一交換副產物。該「B」共反應物也與下方的反應性物種形成自飽和鍵，以提供一飽和的第二半反應。 一第二清除時期一般是用以移除未使用的反應物和反應副產物。一「C」前驅物(例如DMEAA)係接著與一穩定化胺類、或不與一穩定化胺類同時流動，以與下方的物種反應，接著過剩的「C」前驅物被移除。「A」、「B」、和「C」前驅物以及清除氣體可接著再次流動。繼續進行該表面對反應物的交替暴露，直到達到所需要厚度之膜為止，就大部分的設想應用而言，該厚度大約是在5埃(A)至100A的範圍中，且更具體是從大約15A、20A、25A或30A至大約45A、50A、55A或60A之間。可理解到反應物與清除氣體係可同時流動，且基板及/或氣流噴嘴可擺動而使得基板可依需要而依序暴露於反應物和清除氣體。當然，前述ALD循環僅為大量各種ALD製程循環中的示例，在這些ALD製程循環中，是藉由前驅物及/或共同反應物之交替層來形成一沉積層。
沉積製程條件可為適用於所使用特定次序的任何條件。舉例而言，在非共流的次序中，金屬鹵化物是以介於約40、50或60sccm至約90、100或110sccm的速率、介於約2、4或6T至約36、38、40或42T的腔室壓力流動。清除和泵送時間係介於約2、4或6秒至約18、20或22秒之間。暴露時間係介於約3、5或7秒至約48、50或52秒。鋁烷前驅物及/或穩定化胺類係以約450、500或550sccm至約950、1000或1050sccm的速率流動，腔室壓力為約2、4或6T至約38、40或42T。清除和泵送時間係介於約2、4或6秒至約18、20或22秒之間。暴露時間係介於約3、5或7秒至約18、20或22秒。烷基鋁前驅物係以約450、500或550sccm至約 950、1000或1050sccm的速率流動，腔室壓力為約2、4或6T至約38、40或42T。清除和泵送時間係介於約2、4或6秒至約18、20或22秒之間。在有使用一第四前驅物(亦即DMEA或DMCA)的具體實施例中，前驅物係以約40、50或60sccm至約90、100或110sccm的速率流動，腔室壓力為約2、4或6T至約36、38、40或42T。在某些具體實施例中，第四前驅物係經由安瓿而與鋁烷前驅物一起流動、或是在上蓋處混合。在某些具體實施例中，清除和泵送時間將與鋁烷前驅物的清除和泵送時間相配。在一或多個具體實施例中，在約250、275或300℃至約450、475或500℃的溫度下對膜進行沉積後退火。
在關於共流的具體實施例中，金屬鹵化物是以介於約40、50或60sccm至約90、100或110sccm的速率流動，腔室壓力為約2、4或6T至約36、38、40或42T之間。清除與泵送時間是介於約2、4或6秒至約18、20或22秒之間。暴露時間是介於約3、5或7秒至約48、50或52秒之間。鋁烷和烷基鋁前驅物係以約450、500或550sccm至約950、1000或1050sccm的速率共同流動，腔室壓力為約2、4或6T至約38、40或42T。清除和泵送時間係介於約2、4或6秒至約18、20或22秒之間。暴露時間係介於約3、5或7秒至約18、20或22秒。在有第四前驅物的具體實施例中，條件則依循上述條件。
前驅物及/或反應物可為氣體或蒸汽狀態、或用於氣相沉積製程之其他物質狀態。在清除期間，一般而言，惰性 氣體被注入至製程腔室中以清除反應區或移除反應區中的任何殘餘化合物或副產物。或者是，清除氣體係於沉積製程中連續地流動，使得在前驅物與共反應物脈衝之間的時間延遲期間僅有清除氣體流動。
本文所使用之沉積氣體或製程氣體是指單一氣體、多種氣體、含有電漿之氣體、氣體及/或電漿之組合。沉積氣體係含有至少一種用於氣相沉積製程之反應性化合物。該反應性化合物在氣相沉積製程中可為氣體、電漿、蒸汽之狀態。製程也可含有一清除氣體或一載氣，且不含一反應性化合物。
本文中所使用之「基板」是指任何基板或形成在一基板上的材料表面，在一製造製程中，係於該基板或材料表面上方實施膜處理。舉例而言，上方能進行處理的基板表面包括例如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽(SOI)、摻碳的氧化矽、氮化矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石之材料、以及例如金屬、金屬氮化物、金屬合金之任何其他材料、以及其他的傳導性材料，端視於應用而定。在一基板表面上的阻障層、金屬或金屬氮化物包括鈦、氮化鈦、氮化鎢、鉭和氮化鉭、鋁、銅、或是可用於裝置製造之任何其他導體或傳導性或非傳導性阻障層。基板可具有各種維度，例如直徑為200mm或300mm的晶圓、以及矩形或方形雙層隔熱玻璃板(pane)。可在上方使用本發明之具體實施例的基板包括、但不限於半導體晶圓，例如結晶矽(例如Si<100>或Si<111>)、氧化矽、應變矽、矽鍺、摻雜或未摻雜之多晶矽、摻雜或未摻雜之矽晶圓、III-V族材料(例如GaAs、GaN、InP 等)以及圖案化或未圖案化之晶圓。基板可暴露於一預處理製程，以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥基化、退火及/或烘烤基板表面。
在某些具體實施例中，可在一電漿加強原子層沉積(PEALD)製程中形成一或多層。在某些製程中，電漿的使用提供了充足的能量，以使一物種提升至激發態而使表面反應變得可行與可能。對製程導入電漿可為連續的或脈衝式的。在某些具體實施例中，係使用前驅物(或反應性氣體)和電漿的連續脈衝來處理一層。在某些具體實施例中，試劑可局部性(亦即在處理區域內)或遠端地(亦即在處理區域外部)離子化。在某些具體實施例中，遠端離子化可在沉積腔室的上游處進行，使得離子或其他高能或發光物種不直接接觸沉積的膜。在某些PEALD製程中，電漿是從處理腔室外部產生，例如藉由一遠端電漿產生器系統。電漿可經由熟習該領域技術之人所習知的任何適當的電漿產生製程或技術而產生。舉例而言，電漿可藉由一微波(MW)頻率產生器或一射頻(RF)產生器中的一或多個來產生。根據所使用之具體反應性物種來調整電漿的頻率。合適的頻路包括、但不限於2MHz、13.56MHz、40MHz、60MHz、以及100MHz。雖然在本文所揭露之沉積製程期間可使用電漿，但應知電漿並非必須。確實，其他具體實施例即是與在沒有電漿之非常溫和條件下的沉積製程有關。
根據一或多個具體實施例，該基板是在形成層體之前及/或之後進行處理。此一處理可在相同腔室中、或在一或 多個個別的處理腔室中進行。在某些具體實施例中，基板是從第一腔室移動至一個別的第二腔室以進行後續處理。基板可從第一腔室直接移動至該個別的處理腔室，或是基板也可從第一腔室移動至一或多個移送室、然後再移動至所需要的個別的處理腔室。因此，處理設備係包括與一移送台連通的多個腔室。此一種類的設備係稱為一「叢集工具」或「叢集式系統」等。
一般而言，叢集工具是一種包括多個腔室的模組化系統，這些腔室係執行各種功能，包括基板中心尋找與定向、除氣、退火、沉積及/或蝕刻。根據一或多個具體實施例，一叢集工具包括至少一第一腔室與一中央移送室。該中央移送室係容納可於處理腔室之間和負載鎖定腔室之間往返移動基板的一機器人。該移送室一般是保持在一真空條件下，並且提供了一中間台以使基板往返移動於腔室彼此之間、及/或至位於該叢集工具的一前端之一負載鎖定腔室。可適用於本發明的兩種習知叢集工具為加州聖大克勞拉市的應用材料公司的Centura®與Endura®。一個這種階段式真空基板處理設備的細節係記載於Tepman等人的美國專利第5,186,718號中，該專利是於1993年2月16日核准，名為「階段式真空晶圓處理設備和方法(Staged-Vacuum Wafer Processing Apparatus and Method)」。然而，腔室的精確配置和組合係可根據為執行本文所述製程的具體步驟之目的而加以調整。可使用的其他處理腔室包括、但不限於循環層沉積(CLD)、原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、 蝕刻、預清潔、化學清潔、熱處理(如RTP)、電漿氮化、除氣、定向、羥基化、以及其他基板製程。藉由在一叢集工具上的腔室中進行製程，即可避免因大氣雜質所致之基板表面污染，而在沉積一後續膜之前不致氧化。
根據一或多個具體實施例，在從一個腔室移動至下一個時，該基板是連續在真空下或「負載鎖定」條件下而不對周圍空氣暴露。移送室係因此而在真空下並且在真空壓力下排空(pumped down)。惰性氣體係存在於處理腔室中或移送室中。在某些具體實施例中，一惰性氣體是被使用作為一清除氣體，以於在基板表面上形成矽層之後移除部分或全部的反應物。根據一或多個具體實施例，一清除氣體是在沉積腔室的出口處注入，以避免反應物從沉積腔室移動至移送室及/或其他處理腔室。因此，惰性氣體的流動在腔室的出口處形成一氣幕。
基板可在單一基板沉積腔室中處理，一單一基板係於另一基板被處理之前在該單一基板沉積腔室中進行裝載、處理與卸載。基板也可以一連續方式來進行處理，類似於一傳送系統，在該傳送系統中有多個基板被各別地載入至該腔室的一第一部分中、移動通過腔室、以及自該腔室的一第二部分卸載。該腔室和相關傳送系統的形狀可形成一直線路徑或彎曲路徑。此外，處理腔室可為一旋轉架，在該旋轉架中有多個基板繞著一中心軸而移動並在旋轉架路徑中暴露於沉積、蝕刻、退火、清潔等製程。
在處理期間，基板可經加熱或冷卻。這類加熱或冷 卻係可藉由任何適當方式完成，包括、但不限於改變基板支座的溫度、以及使加熱或冷卻氣體流至基板表面。在某些具體實施例中，基板支架包括一加熱器/冷卻器，其可受控制以傳導方式改變基板溫度。在一或多個具體實施例中，所使用的氣體(反應性氣體或惰性氣體)係經加熱或冷卻，以局部地改變基板溫度。在某些具體實施例中，一加熱器/冷卻器是置放在腔室內與基板表面相鄰，以對流地改變基板溫度。
在處理期間，該基板亦可為靜止或旋轉。一旋轉基板係可連續地旋轉或在分離的步驟中旋轉。舉例而言，一基板係可於整個製程中旋轉，或是該基板可在暴露至不同反應性或清除氣體之間少量旋轉。在處理期間旋轉基板(連續地或步驟式)可藉由使例如氣流幾何之局部變化的效應降至最低而幫助產生更均勻的沉積或蝕刻。
上述製程所提供的膜中的一或多個具體實施例係適合為可調整之N-金屬膜。膜的功函數(work function)係可從四分之一能隙調整至能帶邊緣。可藉由控制膜的厚度、或藉由增加/減少負電性物種的濃度來調整功函數。功函數調整可藉由以負電性物種(亦即硼、碳、氮、氧、氯、氟)或矽進行摻雜而完成。該領域中所習知的任何適當方法係可用以完成摻雜。因為可用於低電阻率填充之體積受到限制，因此需要更低電阻率的功函數材料。在一或多個具體實施例中，所提供之N-金屬可允許有較低的電阻率，且因而可使用較薄的層。蓋層的厚度也是重要的。典型的蓋層具有的功函數是介於中間隙和PMOS能帶邊緣之間。在一或多個具體實施例 中，蓋層為包括TaN、TiN與TiN中其一或多者之保形層，且摻有Si、Al、C、O或W。在一或多個具體實施例中，蓋層為包括WN、WCN、W與Co中其一或多者之保形層。在某些具體實施例中，功函數材料具有之一厚度係介於約15、20、25或30A至35、40或45A。
在此份說明書中，在指稱「一個具體實施例」、「某些具體實施例」、「一或多個具體實施例」或「一具體實施例」時，是表示本發明的至少一個具體實施例包含了關於該具體實施例而描述的一特定特徵、結構、材料或特性。因此，當例如「在一或多個具體實施例中」、「在某些具體實施例中」、「在一個具體實施例中」或「在一具體實施例中」等用語出現在本說明書的各個地方時，並不是必須要參照本發明的同一個具體實施例。此外，在一或多個具體實施例中，特定的特徵、結構、材料或特性亦可以任何適當方式加以組合。
雖然在本文中係已參照特定具體實施例來說明本發明，但應理解這些具體實施例僅為描述本發明的原理和應用。熟習該領域技術之人顯然能得知可對本發明的方法和設備進行諸般修飾與變化，皆不脫離本發明之精神與範疇。因此，本發明意欲包含在如附申請專利範圍及他們的等效例的範疇內之修飾例與變化例。

Claims (20)

  1. 一種包含鋁、碳和一金屬之膜，其中鋁的一元素含量是大於約16%，且碳含量低於約50%。
  2. 如請求項1所述之膜，其中該金屬是選自由鈦、鉭與鉿所組成之群組。
  3. 如請求項1所述之膜，其中鋁的一元素含量是大於約20%的量。
  4. 如請求項3所述之膜，其中碳的一元素含量是小於約30%的量。
  5. 如請求項1所述之膜，其中金屬對碳的一元素含量比例是小於約50%。
  6. 一種沉積一膜的方法，該方法包括以下步驟：使一基板表面暴露於一金屬鹵化物前驅物，該金屬鹵化物前驅物包括一金屬鹵化物以於該基板表面處提供一金屬鹵化物；清除過剩的金屬鹵化物；使該基板表面暴露於一或多種烷基鋁前驅物，該一或多種烷基鋁前驅物包括三甲基鋁(trimethyl aluminum)、三乙基鋁 (triethyl aluminum)、氫化二甲基鋁(dimethyaluminum hydride)、二乙基氫化鋁(diethylhydridoaluminum)、甲基二氫化鋁(methyldihydroaluminum)以及一種具有化學式[(CxHy)3-aAlHa]n之氫化烷基鋁中的一或多種，其中x具有1至3的數值，y具有2x+2的數值，a具有1至2的數值，以及n具有1至4的數值。
  7. 如請求項6所述之方法，其中對該烷基鋁前驅物的暴露是在對鋁烷前驅物的暴露之前進行。
  8. 如請求項6所述之方法，其中對該烷基鋁前驅物的暴露是在對鋁烷前驅物的暴露之後進行。
  9. 如請求項6所述之方法，進一步包括使該基板表面暴露於一胺鋁烷與一穩定化胺類，以提供包括一金屬鋁合金的一N-金屬膜。
  10. 如請求項9所述之方法，其中該穩定化胺類是選自二甲基環己胺(dimethylcyclohexylamine)和二環甲基己基胺(dicyclomethylhexylamine)。
  11. 如請求項6所述之方法，其中該金屬是選自鈦、鉭與鉿中其一或多者。
  12. 如請求項6所述之方法，其中該基板表面具有介於約200至約400℃的一溫度。
  13. 如請求項7所述之方法，其中該基板表面對該烷基鋁的暴露與該基板表面對該鋁烷前驅物的暴露是至少部分重疊。
  14. 如請求項7所述之方法，進一步包括清除該鋁烷前驅物。
  15. 如請求項7所述之方法，進一步包括使該基板表面暴露於一胺類，其中該基板表面是在該基板表面暴露於該烷基鋁及/或該鋁烷前驅物時暴露於該胺類。
  16. 如請求項7所述之方法，進一步包括以一合金劑浸泡該N-金屬膜，其中該合金劑包括SiH4、GeH4、三甲基鎵(trimethylgallium)、和B2H6中的一或多種。
  17. 如請求項7所述之方法，其中該N-金屬膜含有少於20%的碳。
  18. 如請求項7所述之方法，進一步包括在該基板對該第三前驅物的暴露期間，使該基板表面暴露於一第四前驅物，該第四前驅物包括二甲基乙基胺、二甲基環己基胺或吡咯啶鋁烷(pyrrolidine alane)中的一或多種。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該前驅物是一氣體前驅物。
  20. 一種藉由如請求項6所述之方法製得的膜。
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