TW202314819A - 形成阻障層的方法 - Google Patents

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Abstract

根據示例性實施例，形成一阻障層的方法，其藉由產生電漿在一基板上形成阻障層，包含：噴射一含氨氣體使其被吸附在基板上；在噴射含氨氣體停止後，向基板噴射一吹除氣體以進行初次吹除；利用一氫氣氣體產生電漿；向基板噴射一含鈦氣體以形成氮化鈦薄膜於基板上；以及在噴射含鈦氣體停止後，向基板噴射吹除氣體以進行第二次吹除，並且所述方法形成製程循環，依序進行噴射含氨氣體、初次吹除、產生電漿、噴射含鈦氣體以及第二次吹除。根據示例性實施例，可在低溫藉由原子層沉積方法形成由氮化鈦薄膜製成的阻障層。因此，可防止基板或基板上形成的薄膜因高溫熱而損壞。因此，可防止包含阻障層的裝置產生缺陷或可提升包含阻障層的裝置效能。此外，可藉由氫電漿移除阻障層上的雜質。因此，可防止由雜質造成的裝置或阻障層品質的劣化。

Description

形成阻障層的方法
本揭露係關於一種形成阻障層的方法，特別是指一種在低溫以原子層沉積方法形成阻障層的形成阻障層的方法。
每一個積體電路裝置，電容裝置以及類似物皆包含在介電層與導電層之間形成的阻障層。此外，阻障層是透過原子沉積方法由氮化鈦薄膜所形成。於此，是在供製程進行的腔體之內部或沉積有氮化鈦薄膜的基板保持在350°C或以上的高溫之狀態下進行沉積製程。亦即，當腔體的內部或基板保持在350°C或以上的高溫時，氮化鈦薄膜可被沉積在基板上。
然而，當氮化鈦薄膜在高溫下形成時，基板或在基板上形成的薄膜可能會因熱而損毀。此外，這造成裝置的品質或表現的降低。
[相關技術文件]
[專利文件]
(專利文件1) 韓國專利註冊號 10-0323268
本揭露提供一種形成阻障層的方法，其藉由原子層沉積方法形成由氮化鈦薄膜製成的阻障層。
根據示例性實施例，形成阻障層的方法藉由產生電漿在基板上形成阻障層，包含：噴射含氨氣體使其被吸附在基板上；在噴射含氨氣體停止後，向基板噴射吹除氣體以進行初次吹除；利用氫氣氣體產生電漿；向基板噴射含鈦氣體以形成氮化鈦薄膜於基板上；以及在噴射含鈦氣體停止後，向基板噴射吹除氣體以進行第二次吹除，並且所述方法形成製程循環，依序進行噴射含氨氣體、初次吹除、產生電漿、噴射含鈦氣體以及第二次吹除。
製程循環可被重複進行。
根據另一示例性實施例，形成阻障層的方法包含：噴射含鈦氣體至設置有基板的處理空間；藉由噴射含氨氣體至處理空間中並利用含氨氣體產生電漿；以及噴射氫氣氣體至處理空間中並利用氫氣氣體產生電漿以移除氮化鈦薄膜上之雜質。
在每一次氮化鈦沉積與雜質移除中的電漿的產生，可包含供應射頻功率於用以噴射含氨氣體與氫氣氣體至處理空間的噴射單元，並且此射頻功率可自沉積氮化鈦薄膜至移除雜質期間持續地供應於噴射單元。
所述方法可更包含在沉積氮化鈦薄膜與移除雜質之間噴射吹除氣體至處裡空間。
電漿可由當吹除氣體被噴射時施加射頻功率至噴射單元而產生。
所述方法可更包含在噴射含鈦氣體之前進行的預處理，此預處理可包含：噴射含氨氣體至處理空間中使含氨氣體被吸附於基板上；噴射吹除氣體至處理空間中；以及利用氫氣氣體產生電漿。
所述方法可更包含調整各個處理空間及用以在處理空間中支撐基板的支撐件的溫度為大於或等於300°C且小於350°C。
以下，將參考所附圖式詳細敘述本發明的示例性實施例。然而，本發明可透過不同型式被實施且不應被解釋為以本文所闡述的實施例為限。這些實施例反而是被提供以讓本揭露為透徹且完整的，並完全將本發明的範圍傳達給本領域具有通常知識者。在圖示中，為了明確繪示，將疊層的維度以及區域誇大。通篇類似的標號指類似的元件。
示例性實施例是關於形成由氮化鈦薄膜製成的阻障層的方法。具體來說，示例性實施例是關於在小於350°C的溫度下藉由沉積氮化鈦薄膜而形成阻障層的方法。更具體來說，示例性實施例是關於透過原子層沉積法(ALD)在大於或等於300°C且小於350°C的溫度下藉由沉積氮化鈦薄膜形成阻障層的方法。
此外，根據示例性實施例的方法所形成的氮化鈦薄膜可作為設置於介電層與導電層之間以執行絕緣功能的阻障層。更具體來說，根據示例性實施例的氮化鈦薄膜可在積體電路裝置或電容裝置中作為形成於介電層與導電層之間的阻障層。
圖1是繪示包含根據示例性實施例的方法所形成之氮化鈦薄膜的裝置的部分之圖式。圖2是用於解釋根據示例性實施例的方法形成氮化鈦薄膜的方法的概念圖式。於此，圖1是繪示包含設置於介電層與導電層之間的阻障層的積體電路裝置的部分並繪示阻障層由根據示例性實施例的方法形成的氮化鈦薄膜所製成的狀態之概念圖。
參考圖1，由根據示例性實施例的方法形成的包含阻障層20的裝置可包含基板S、形成在基板S上的介電層10、設置於介電層10上且由氮化鈦薄膜製成的阻障層20，以及設置於阻障層20上的導電層30。
基板S可為半導體基板。具體來說，舉例來說，基板可為矽晶圓、砷化鉀晶圓以及矽鍺晶圓。
介電層10設置於基板S上。於此，介電層10可由金屬氧化物製成。具體來說，介電層10例如可由二氧化鋯、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鉭以及二氧化鉿其中一者形成。此外，介電層10可由原子層沉積方法或化學氣相沉積方法形成。
阻障層20可作為在介電層10上形成且由氮化鈦薄膜製成的疊層。亦即，阻障層20是在介電層10被形成在基板S上之後並在導電層30被形成之前形成，並且是由氮化鈦薄膜所製成的疊層。於此，阻障層20(即氮化鈦薄膜)藉由原子層沉積方法所形成。
如上所述，氮化鈦薄膜是在介電層10與導電層30之間形成，並且氮化鈦薄膜為阻障層20。因此，各個氮化鈦薄膜以及阻障層可由同一標號「200」表示。亦即，標號「200」表示氮化鈦薄膜以及阻障層。
當藉由原子層沉積方法形成阻障層20時，會在反應氣體的噴射停止或完成時形成電漿。亦即，當反應氣體的噴射停止或完成時，是利用氫氣產生電漿。
以下，將參考圖2描述由原子層沉積方法形成氮化鈦薄膜或氮化鈦薄膜製成的阻障層20之方法。於此，於圖2中，用語「開啟」表示噴射氣體並產生電漿的特徵，且用語「關閉」表示氣體的噴射停止或完成或停止電漿的產生的特徵或沒有產生電漿的狀態。
參考圖2，氮化鈦薄膜的形成可包含：噴射來源氣體、停止噴射來源氣體且接著噴射吹除氣體(初次吹除)、停止噴射吹除氣體且接著噴射反應氣體、停止噴射反應氣體且接著噴射吹除氣體(第二次吹除)，以及停止噴射吹除氣體且接著形成氫電漿。於此，含鈦氣體可作為來源氣體使用，含氮氣體可作為反應氣體使用，且氬氣可作為吹除氣體使用。於此，含鈦氣體可包含含四氯化鈦氣體，且反應氣體可包含含氨氣體。
在示例性實施例中，反應氣體的噴射會產生電漿。亦即，因為反應氣體藉由在噴射反應氣體時施加射頻功率被排放出來，所以會產生反應氣體電漿。
此外，當反應氣體的噴射停止或完成時，會產生氫電漿。亦即，藉由在完成反應氣體的噴射之後噴射氫氣以及施加射頻功率以排放氫氣，會產生氫電漿(氫氣電漿)。於此，可在反應氣體被噴射且完成第二次吹除之後進行氫電漿的產生。
上述「噴射來源氣體-噴射吹除氣體(初次吹除)-噴射反應氣體(產生電漿)-噴射吹除氣體(第二次吹除)-產生氫電漿」可形成用於形成氮化鈦薄膜的製程循環。此外，因為上述製程循環被重複多次，所以會進行多次原子層沉積方法。此外，隨著製程循環的進行次數被調整，可形成具有目標厚度的氮化鈦薄膜。
上述包含「噴射來源氣體-噴射吹除氣體(初次吹除)-噴射反應氣體(產生電漿)-噴射吹除氣體(第二次吹除)-產生氫電漿」的製程循環會在氫電漿的產生完成之後再次進行來源氣體的噴射。然而，示例性實施例並不以此為限。舉例來說，可在產生氫氣電漿之後額外進行吹除氣體的噴射(第三次吹除)。亦即，「噴射來源氣體-噴射吹除氣體(初次吹除)-噴射反應氣體(產生電漿)-噴射吹除氣體(第二次吹除)-產生氫電漿-噴射吹除氣體(第三次吹除)」可形成用於形成氮化鈦薄膜的製程循環。
在上述製程循環中，當噴射來源氣體時，來源氣體吸附於介電層上。此外，當藉由在噴射吹除氣體(初次吹除)之後噴射反應氣體而產生電漿時，吸附於介電層10上的反應氣體(含氨氣體)以及來源氣體(四氯化鈦氣體)會產生反應以生成反應物，即氮化鈦。此外，此反應物會累積或沉積在介電層10上，且因此由氮化鈦製成的薄膜會形成在介電層10上。亦即，由氮化鈦薄膜製成的阻障層20會形成在介電層10上。
通常，當藉由原子層沉積方法形成氮化鈦薄膜時，供沉積製程進行的處理空間(例如腔體內部或供氮化鈦薄膜沉積的基板S)的溫度會保持在大於或等於350°C的高溫。換句話說，只有當腔體內部或基板S保持在大於或等於350°C的高溫時，氮化鈦薄膜才可被沉積在基板S或介電層10上。然而，當氮化鈦薄膜如上述於高溫形成時，形成在基板S或氮化鈦薄膜之下的疊層(例如介電層10)可能會因熱而損毀。此外，這會造成裝置的品質或效能的劣化。
然而，根據示例性實施例，當形成氮化鈦薄膜或藉由原子層沉積方法進行沉積時，會產生電漿。亦即，是藉由在反應氣體的噴射中施加射頻功率而產生電漿。在噴射反應氣體時產生的電漿可提升來源氣體以及反應氣體的反應效率並且允許由來源氣體以及反應氣體之間的反應所生成的反應物輕易地被沉積或被附接在基板S或介電層10上。因此，可在腔體內部或基板具有例如小於350°C的溫度的低溫之狀態下由原子層沉積方法形成氮化鈦薄膜。亦即，可在小於350°C的低溫下形成氮化鈦薄膜，而非如相關技術中在基板S被加熱至高溫的狀態下形成氮化鈦薄膜。因此，可防止設置在基板S或氮化鈦薄膜之下的底支撐層因高溫熱而損毀。
此外，當反應氣體的噴射停止時，會產生氫電漿。亦即，係藉由噴射氫氣且在反應氣體的噴射結束時將射頻功率施加至處理空間以排放氫氣氣體，來產生氫電漿。在此時產生的氫電漿可移除雜質。於此，雜質例如可為來源氣體以及反應氣體之間的反應所產生的副產物。具體來說，雜質例如可為被包含在來源氣體中的四氯化鈦以及被包含在反應氣體中的氨氣之間的反應所產生的氯(雜質)。此外，當在處理空間產生氫電漿時，氫氣(H 2)會與雜質反應(例如氯)以形成氯化氫氣體。此外，氯化氫氣體經由連接於反應空間的排氣部被排放至外部。於此，由氫氣氣體產生的電漿會促進或加速氫氣以及雜質(例如氯)之間的反應。因此，當在噴射反應氣體之後產生氫電漿時，可有效地移除存在於處理空間中的雜質。因此，可防止或抑制當形成氮化鈦薄膜(即阻障層20)時由雜質造成的汙染，並且提升裝置的效能。
導電層30形成在阻障層(氮化鈦薄膜)200上。於此，導電層30可由金屬或含金屬物質製成。舉例來說，導電層30可由銅、金、銀、鈦、鉭、鈷與鉑中至少一物質製成。此外，可藉由原子層沉積方法或化學氣相沉積方法形成導電層30。
以上已解釋積體電路裝置中的阻障層20是由氮化鈦薄膜所製成的特徵。然而，示例性實施例並不以積體電路裝置為限。舉例來說，包含由氮化鈦薄膜製成的阻障層20可被應用於各種需要阻障層20的裝置，例如包含阻障層的電容器裝置。
根據示例行實施例的形成阻障層的方法具有「噴射來源氣體-噴射吹除氣體(初次吹除)-噴射反應氣體(產生電漿)-噴射吹除氣體(第二次吹除)-產生氫電漿」的製程循環。
於此，製程循環可包含在噴射氫氣氣體之前進行的預處理。此外，預處理可包含噴射反應氣體、在停止噴射反應氣體之後噴射吹除氣體，以及在停止噴射吹除氣體之後產生氫電漿。於此，反應氣體可為含氨氣體。亦即，可在包含「噴射來源氣體-噴射吹除氣體(初次吹除)-噴射反應氣體(產生電漿)-噴射吹除氣體(第二次吹除)-產生氫電漿」的製程循環之前進行包含噴射反應氣體、噴射吹除氣體，以及產生氫電漿的預處理。
此外，只有在製程循環最初被進行之前可進行預處理，但可不在製程循環之後進行預處理。亦即，當預處理結束時會初次進行製程循環，並且當初次進行的製程循環結束時，噴射來源氣體會再次進行製程循環而不是再次進行預處理。
圖3是用於解釋根據另一示例性實施例以形成氮化鈦薄膜的方法的概念圖式。
根據另一示例性實施例形成氮化鈦薄膜的方法由原子層沉積方法形成氮化鈦薄膜並且具有噴射來源氣體與反應氣體的不同順序。亦即，如圖3繪示，根據另一示例性實施例的形成氮化鈦薄膜的方法可包含噴射反應氣體、在停止噴射反應氣體之後噴射吹除氣體(初次吹除)、在停止噴射吹除氣體之後產生氫電漿，以及在停止產生氫電漿之後噴射吹除氣體(第二次吹除)。
根據另一示例性實施例，當噴射反應氣體時可省略電漿的產生。此外，在反應氣體的噴射以及初次吹除之後，會噴射氫氣氣體以產生氫電漿。
上述「噴射來源氣體-噴射吹除氣體(初次吹除)-產生氫電漿-噴射反應氣體-噴射吹除氣體(第二次吹除)」可形成用於形成氮化鈦薄膜的製程循環。
來源氣體、反應氣體，以及吹除氣體可與示例性實施例裡所述的來源氣體、反應氣體，以及吹除氣體相同。亦即，可利用含鈦氣體作為來源氣體，可利用含氮氣體作為反應氣體，並且可利用氬氣作為吹除氣體。於此，含鈦氣體可包含含四氯化鈦氣體，且反應氣體可包含含氨氣體。
如上述，根據另一示例性實施例的方法在來源氣體的噴射之前噴射反應氣體以產生氫電漿。當在反應氣體的噴射之後產生氫電漿時，可提升氮化鈦薄膜的薄膜品質或沉積速率。亦即，當在反應氣體的噴射之後產生氫電漿時，可加強反應氣體的離子化作用。因此，可增加吸附於基板S上的游離的反應氣體的量。因此，可增加與吸附於基板S上的反應氣體反應的來源氣體的量。因此，可提升氮化鈦薄膜的沉積速率以及薄膜品質。
圖4是繪示根據示例性實施例用於形成氮化鈦薄膜或阻障層的沉積設備的示意圖。
沉積設備可由原子層沉積方法沉積薄膜。如圖4所繪示，沉積設備可包含腔室100、安裝於腔室100中以支撐基板S的支撐件200、設置成面對支撐件200並將用於製程的氣體(以下稱為製程氣體)噴射至腔室100內的噴射單元300、用於將製程氣體提供給噴射單元300的氣體供應單元400、連接於噴射單元300以具有不同路徑並將自氣體供應單元400提供來的氣體供應至噴射單元300的第一氣體供應管500a與第二氣體供應管500b、以及用於施加射頻功率以在腔室100中產生電漿的射頻功率單元600。
此外，沉積設備可包含用於使支撐件200運作以進行升高與旋轉其中至少一者的驅動單元700以及連接於腔室100以對腔室100內部進行排氣的排氣單元800。
腔室100可包含薄膜形成於裝載在腔室100內的基板S上的內部空間。舉例來說，內部空間可具有矩形、五邊形以及六邊形的截面形狀。或者，腔室100的內部空間可根據基板S的形狀而有各種形狀。
支撐件200可設置於腔室100中以面對噴射單元300，並且支撐裝載在腔室100內的基板S。支撐件200中可提供加熱器210。因此，當加熱器210在運作時，設置於支撐件200上的基板S以及腔室100的內部可被加熱。
此外，除了設置於支撐件200中的加熱器210之外，腔室100外部或內部可提供獨立的加熱器而作為加熱基板S或腔室100內部的單元。
噴射單元300可包含設置於腔室100中以面對支撐件200並且具有多個彼此分離且沿支撐件200的延伸方向排列的孔洞(以下稱為孔洞311)的第一板體310、分別至少部分插入多個孔洞311的多個噴嘴320，以及在腔室100中設置於第一板體310與上壁之間的第二板體330。
此外，噴射單元300可更包含置於第一板體310與第二板體330之間的絕緣部340。
於此，第一板體310可連接於射頻功率單元600，且第二板體330可接地。此外，絕緣部340可用於防止第一板體310與第二板體330之間產生電性連接。
第一板體310可具有沿支撐件200的延伸方向延伸的板狀。此外，當多個孔洞311被界定在第一板體310中時，各個噴射孔洞311可沿垂直方向穿過第一板體310。此外，多個孔洞311可沿支撐件200或第一板體310的延伸方向排列。
各個噴嘴320可具有沿垂直方向延伸的形狀，使氣體通過的通道界定於各個噴嘴320中，且各個噴嘴320的上端與下端為開放式的。此外，各個噴嘴320至少具有插入界定於第一板體310中的孔洞311之下部以及連接於第二板體330的上部。因此，各個噴嘴320可具有自第二板體330向下突出的形狀。
噴嘴320可具有小於孔洞311的內徑之外徑。此外，當噴嘴320插入孔洞311時，噴嘴320的外周面可分離於孔洞311的周壁(即第一板體310的內壁)。因此，孔洞311的內部可被分成噴嘴320的外部空間以及內部空間。
在孔洞311的內部空間中，噴嘴320的內部空間是供由第一氣體供應管500a提供的氣體透過其移動以及噴射的通道。此外，在孔洞311內部空間中，噴嘴320的外部空間是供由第二氣體供應管500b供應的氣體透過其移動以及噴射的通道。因此，以下，噴嘴320中的通道被稱為第一路徑360a，並且孔洞311中的噴嘴320的外部空間被稱為第二路徑360b。
第二板體330可具有與腔室100中的上壁相分離的頂面以及與第一板體310相分離的底面。因此，空的空間可界定於第二板體330與第一板體310之間以及第二板體330與腔室100中的上壁之間。
於此，第二板體330的上部空間可為供由第一氣體供應管500a提供的氣體擴散並移動且與這些噴嘴320的上部開口連通的空間(以下稱為擴散空間350)。換句話說，擴散空間350連通於這些第一路徑360a。因此，通過第一氣體供應管500a的氣體可由擴散空間350沿第二板體330的延伸方向擴散，且接著透過多個第一路徑360a向下噴射。
此外，供氣體透過其移動的深孔(gun drill)(圖未示)可界定於第二板體330中，且深孔可連接於第二氣體供應管500b並連通於第二路徑360b。因此，可透過深孔以及第二板體330的第二路徑360b向基板S噴射由第二氣體供應單元500提供的氣體。
氣體供應單元400提供在原子層沉積方法中沉積薄膜時所須要的氣體。氣體供應單元400可包含：儲存來源氣體的來源氣體儲存器410、儲存與來源氣體進行反應的反應氣體的反應氣體儲存器420、儲存吹除氣體的吹除氣體儲存器430、儲存氫氣氣體的氫氣氣體儲存器440、設置以將來源氣體儲存槽410與第一氣體供應管500a連接的第一傳送管450a，以及設置以將第二氣體供應管500b與反應氣體儲存器420、吹除氣體儲存器430以及氫氣氣體儲存器440每一者連接的第二傳送管450b。
此外，氣體供應單元400可包含用於將第二傳送管450b與反應氣體儲存器420、吹除氣體儲存器430以及氫氣氣體儲存器410每一者連接的連接管460以及安裝在各個第一傳送管450a及多個連接管460上的閥件。
以下，將參考圖1、2以及4描述根據示例性實施例的形成由氮化鈦薄膜製成的阻障層的方法。於此，將舉例說明在介電層上形成阻障層的方法。
首先，藉由使設置於支撐件200中的加熱器210運作而加熱支撐件200。於此，使加熱器210運作而使支撐件200或設置於支撐件200上的基板S具有大於或等於300°C且小於350°C的溫度。
此後，形成有介電層10的基板S被裝載於腔室100中且設置於支撐件200上。此後，當設置於支撐件200上的基板S具有300°C的目標製程溫度時，由氮化鈦薄膜製成的阻障層20會形成於介電層10上。
於此，阻障層20是利用原子層沉積方法所形成。此外，原子層沉積方法以噴射來源氣體、噴射吹除氣體(初次吹除)、噴射反應氣體、噴射吹除氣體(第二次吹除)以及產生氫電漿的順序進行，並且是在噴射反應氣體的時候產生電漿。亦即，藉由原子層沉積方法形成阻障層20的製程循環可為「噴射來源氣體-噴射吹除氣體(初次吹除)-噴射反應氣體(產生電漿)-噴射吹除氣體(第二次吹除)-產生氫電漿」。此外，多次重複製程循環以形成具有目標厚度的阻障層20。
以下將描述使用噴射單元300及氣體供應單元400將氣體噴射至腔室100中以形成阻障層20的方法。
首先，噴射來源氣體至腔室100中。為此，將儲存於來源氣體儲存槽410的含四氯化鈦氣體供應至第一傳送管450a。透過第一傳送管4501以及第一氣體供應管500a將來源氣體導入至噴射單元300中的擴散空間350中。此外，來源氣體會在擴散空間350中擴散，且接著透過這些噴嘴320(即這些第一路徑360a)向基板S噴射。
在噴射來源氣體一預設時間之後，會停止噴射來源氣體。此外，當來源氣體的噴射停止或完成之後，吹除氣體會由吹除氣體儲存槽430被供應並被噴射至腔室100中(初次吹除)。於此，由吹除氣體儲存槽430供應的吹除氣體可通過連接管460、第二傳送管450b以及第二氣體傳送管500b，並且接著透過第二路徑360b向下噴射。
此後，反應氣體(例如含氨氣體)由反應氣體儲存槽420被供應並被噴射至腔室100。於此，反應氣體與吹除氣體可通過相同的路徑被噴射至腔室100。亦即，反應氣體可通過連接管460、第二傳送管450b以及第二氣體傳送管500b，並且接著透過第二路徑360b向下噴射。當噴射反應氣體時，反應氣體與吸附於介電層10的來源氣體之間可產生反應以生成反應物(即氮化鈦化合物)。此外，此反應物會累積或沉積於介電層10上，且因此會在基板S上形成氮化鈦薄膜。
當將反應氣體噴射至腔室100中時，使射頻功率單元600運作以將射頻功率施加至第一板體310。因此，會產生反應氣體生成的電漿。
噴射反應氣體時產生的電漿可提升來源氣體與反應氣體之間的反應效率，並且允許由來源氣體與反應氣體之間的反應生成的反應物輕易沉積或附接在介電層10上。換句話說，雖然由加熱器210加熱的基板S或腔室100內部具有小於350°C的溫度，但是反應氣體與來源氣體之間的反應可藉由在反應氣體噴射時產生的電漿而被輕易實施。因此，氮化鈦薄膜可藉由原子層沉積方法在腔室100內部或基板S為低溫(例如溫度小於350°C)的狀態下形成。亦即，氮化鈦薄膜可在小於350°C的低溫下形成，而不是如相關技術中在基板S被加熱至高溫的狀態下形成氮化鈦薄膜。因此，可防止置於基板S或氮化鈦薄膜之下的下部支撐層因高溫熱而損壞。
在噴射反應氣體一預設時間之後，反應氣體的噴射會停止。此外，當反應氣體的噴射停止或完成時，吹除氣體由吹除氣體儲存器430被供應並被噴射至腔室100中(第二次吹除)。於此，由來源氣體與反應氣體之間的反應生成的反應物可藉由第二次吹除被排放至腔室100外。
當第二次吹除完成時，將氫氣氣體噴射至腔室100。於此，氫氣氣體與吹除氣體可透過相同的路徑噴射至腔室100。亦即，氫氣氣體可通過連接管460、第二傳送管450b以及第二氣體傳送管500b，並且接著透過第二路徑360b向下噴射。當噴射氫氣氣體時，運作射頻功率單元600以施加射頻功率至第一板體310。於是，利用氫氣氣體產生的電漿(即氫電漿)會於腔室100內產生。
這時產生的氫電漿可移除腔室100內殘留的雜質。舉例來說，作為由來源氣體所含的四氯化鈦與反應氣體所含且殘留在腔室100內或氮化鈦薄膜上的氨氣之間反應的副產物之氯(雜質)會與氫氣作用以產生氯化氫。於此，氫氣氣體所產生的電漿會加速氫與氯之間的反應。此外，氯化氫氣體透過連接於腔體的排氣部分被排放出去。因此，可防止或抑制在形成氮化鈦薄膜(即阻障層20)的時候由雜質造成的汙染，並且可提升裝置的效能。
上文所述的製程循環「噴射來源氣體-噴射吹除氣體(初次吹除)-噴射反應氣體(產生電漿)-噴射吹除氣體(第二次吹除)-產生氫電漿」可重複多次。此外，製程循環的執行次數可根據目標厚度而決定。此外，在產生氫電漿以及噴射來源氣體之間可增加噴射吹除氣體(第三次吹除)。
此外，以上已描述電漿是在反應氣體的噴射以及氫氣氣體的噴射中所產生，且在第二次吹除中不產生電漿。然而，示例性實施例不以此為限。舉例來說，可利用吹除氣體(即氬氣(Ar))於第二次吹除時產生電漿。換句話說，從反應氣體的噴射到氫氣氣體的噴射期間可連續施加射頻功率。因此，在反應氣體的噴射、吹除氣體的噴射(第二次吹除)以及氫電漿的產生中可連續產生電漿。
當形成具有目標厚度的氮化鈦阻障層20時，會在阻障層20上形成導電層30。於此，導電層30可藉由原子層沉積方法或化學氣相沉積方法所形成，並且由銅、金、銀、鈦、鉭、鈷以及鉑中的一者或包含上述至少一者的材料所製成。
根據示例性實施例，可在小於350°C的低溫中形成氮化鈦薄膜(即氮化鈦阻障層20)。因此，可防止有氮化鈦薄膜形成的基板或下層損壞。此外，可藉由產生氫氣電漿移除阻障層上的雜質，且因此可提升阻障層或裝置的品質。
根據示例性實施例，可在低溫藉由原子層沉積方法形成由氮化鈦薄膜製成的阻障層。因此，可防止基板或基板上形成的薄膜因高溫熱而損壞。因此，可防止包含阻障層的裝置產生缺陷或可提升包含阻障層的裝置的效能。
此外，可藉由產生氫電漿移除阻障層上雜質。因此，可防止由雜質造成的裝置或阻障層的品質的劣化。
雖然已描述示例性實施例，但應當理解的是，本發明不應以這些實施例為限，本領域具通常知識者當可在以下所請發明之精神與範圍內進行各種變化與修改。
S:基板 10:介電層 20:阻障層 30:導電層 100:腔室 200:支撐件 210:加熱器 300:噴射單元 310:第一板體 311:孔洞 320:噴嘴 330:第二板體 340:絕緣部 350:擴散空間 360a:第一路徑 360b:第二路徑 400:氣體供應單元 410:來源氣體儲存器 420:反應氣體儲存器 430:吹除氣體儲存器 440:氫氣氣體儲存器 450a:第一傳送管 450b:第二傳送管 460:連接管 500a:第一氣體供應管 500b:第二氣體供應管 600:射頻功率單元 700:驅動單元 800:排氣單元
示例性實施例可以透過以下敘述結合所附圖示被更詳細地理解，於圖式中： 圖1是繪示包含根據示例性實施例的方法所形成之氮化鈦薄膜的裝置的部分之圖式。 圖2是用於解釋根據示例性實施例的方法形成氮化鈦薄膜的方法的概念圖式。 圖3是用於解釋根據另一示例性實施例的方法形成氮化鈦薄膜的方法的概念圖式。 圖4是繪示根據示例性實施例用於形成氮化鈦薄膜或阻障層的沉積設備的示意圖。
S:基板
10:介電層
20:阻障層
30:導電層

Claims (8)

  1. 一種形成阻障層的方法, 其藉由產生電漿在一基板上形成一阻障層，包含:噴射一含氨氣體使該含氨氣體被吸附在該基板上；在噴射該含氨氣體停止後，向該基板噴射一吹除氣體以進行一初次吹除； 利用一氫氣氣體產生電漿； 向該基板噴射一含鈦氣體以形成一氮化鈦薄膜於該基板上；以及在噴射該含鈦氣體停止之後，向該基板噴射該吹除氣體以進行一第二次吹除，其中，該形成阻障層的方法形成依序進行噴射該含氨氣體、該初次吹除、產生電漿、噴射該含鈦氣體以及該第二次吹除的一製程循環。
  2. 如請求項1所述的形成阻障層的方法，其中該製程循環重複進行。
  3. 一種形成阻障層的方法，包含：將一含鈦氣體噴射至設置有一基板的一處理空間；藉由將一含氨氣體噴射至該處理空間中並利用該含氨氣體產生電漿，以將一氮化鈦薄膜沉積於該基板上；以及藉由將一氫氣氣體噴射至該處理空間中並利用該氫氣氣體產生電漿以移除該氮化鈦薄膜上之多個雜質。
  4. 如請求項3所述的形成阻障層的方法，其中在沉積該氮化鈦薄膜與移除該些雜質每一者中的產生電漿包含將一射頻功率施加於用以將該含氨氣體與該氫氣氣體噴射至該處理空間的一噴射單元，其中該射頻功率係自沉積該氮化鈦薄膜到移除該些雜質期間持續地被施加於該噴射單元。
  5. 如請求項4所述的形成阻障層的方法，更包含在沉積該氮化鈦薄膜與移除該些雜質之間將一吹除氣體噴射至該處理空間。
  6. 如請求項5所述的形成阻障層的方法，其中係由在該吹除氣體被噴射時將一射頻功率施加至該噴射單元而產生電漿。
  7. 如請求項3所述的形成阻障層的方法，更包含在噴射該含鈦氣體之前進行的一預處理，其中該預處理包含:將該含氨氣體噴射至該處理空間中而使該含氨氣體被吸附於該基板上； 將一吹除氣體噴射至該處理空間中；以及利用一氫氣氣體產生電漿。
  8. 如請求項3至7中任一項所述的形成阻障層的方法，更包含將該處理空間及用以在該處理空間中支撐該基板的一支撐件每一者的溫度調整為大於或等於300°C且小於350°C。
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