TWI810071B - 金屬化合物薄膜的製備方法 - Google Patents

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Abstract

一種金屬化合物薄膜的製備方法，包括：步驟1：將承載有待沉積薄膜的晶圓的托盤放入反應腔室中，且位於基座上方；步驟2：向反應腔室內通入第一惰性氣體和製程氣體的第一混合氣體，對反應腔室中的金屬靶材施加激勵功率，使第一混合氣體形成等離子體，該等離子體轟擊金屬靶材，以在晶圓上形成金屬化合物薄膜；同時對基座施加射頻偏壓功率，以調節金屬化合物薄膜的應力。本發明在步驟2中，對基座施加射頻偏壓功率，以在晶圓上形成金屬化合物薄膜時調整金屬化合物薄膜的應力。解決了薄膜受力彎曲，甚至脫落的問題，進而提升了器件的可靠性。

Description

金屬化合物薄膜的製備方法
本發明涉及半導體製程領域，更具體地，涉及一種金屬化合物薄膜的製備方法。
物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，簡稱PVD)作為一種薄膜沉積技術，主要應用於各種功能薄膜的沉積，被廣泛應用於積體電路、太陽能電池、LED等的半導體領域。
氮化鋁(AlN)薄膜作為緩衝層或壓電層已廣泛應用在LED、微機電系統(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)、高電子遷移率電晶體(High Electron Mobility Transistor,HEMT)等的領域。理想狀況下，AlN薄膜的應力為零，如果AlN薄膜的應力過大，會造成薄膜受力彎曲，甚至脫落，影響器件的可靠性。AlN薄膜作為壓電層，主要沉積於Si襯底或者SiO2襯底上，其在MEMS應用中要求應力在0±100Mpa範圍內，但是，現有的薄膜製備方法在對濺射功率、濺射溫度、濺射氣體、壓力等製程參數優化，並保持其它製程參數不變的情況下，AlN薄膜的應力基本不變，很難調整AlN(厚度為500nm~1500nm)的應力。
因此，對於在Si襯底或者SiO2襯底上沉積AlN薄膜來說，尋找一種新的應力可調的AlN薄膜製備方法至關重要。
本發明的目的是提出一種金屬化合物薄膜的製備方法，解決薄膜受力彎曲，甚至脫落的問題，進而提升了器件的可靠性，該製備方法包括：步驟1：將承載有待沉積薄膜的晶圓的托盤放入反應腔室中，且位於基座上方；步驟2：向該反應腔室內通入第一惰性氣體和製程氣體的第一混合氣體，對該反應腔室中的金屬靶材施加激勵功率，使該第一混合氣體形成等離子體，該等離子體轟擊該金屬靶材，以在該晶圓上形成金屬化合物薄膜；同時對該基座施加射頻偏壓功率，以調節該金屬化合物薄膜的應力。
可選方案中，在該步驟2之後還包括：步驟3：向該反應腔室內通入第二惰性氣體，並對該基座施加射頻偏壓功率，使該第二惰性氣體形成等離子體，該第二惰性氣體形成的等離子體對該金屬化合物薄膜的表面進行蝕刻，以進一步調節該金屬化合物薄膜的應力。
可選方案中，在該步驟1之後，且在該步驟2之前還包括：步驟101：將該托盤和該晶圓加熱至預設溫度，以去除該托盤和該晶圓的水氣以及附著在該晶圓表面的有機雜質。
可選方案中，在該步驟101之後，且在該步驟2之前還包括：步驟102：向該反應腔室中通入第三惰性氣體，並對該基座施加射頻偏壓功率，使該第三惰性氣體形成等離子體，該第三惰性氣體形成的等離子體轟擊該晶圓的表面，以去除該晶圓表面上的雜質。
可選方案中，在該步驟102之後，且在該步驟2之前還包括：步驟103：將擋板移至遮蓋該晶圓的上方，向該反應腔室內通入第四惰性氣體和製程氣體的第二混合氣體，對該金屬靶材施加激勵功率，使該第二混合氣體形成等離子體，進行預濺射製程；待向該反應腔室通入的該第二混合氣體的氣體流量和該激勵功率穩定後，將該擋板從該晶圓的上方移開，並維持該激勵功率和該第二混合氣體的氣體流量不變。
可選方案中，該第一惰性氣體的流量小於等於200sccm，該製程氣體的流量小於等於500sccm；該製程氣體和該第一惰性氣體的流量比值大於等於4，且小於等於10，對該金屬靶材施加的激勵功率小於等於10000W，對該基座施加的射頻偏壓功率小於等於1000W。
可選方案中，在該步驟102中，該第三惰性氣體的流量小於等於200sccm；對該基座施加的射頻偏壓功率為大於等於40W，且小於等於100W；該反應腔室的壓力大於等於6mTorr，且小於等於15mTorr。
可選方案中，在該步驟103中，該第四惰性氣體的流量小於等於200sccm，該製程氣體的流量小於等於500sccm；該製程氣體和該第四惰性氣體的流量比值大於等於4，且小於等於10，對該金屬靶材施加的激勵功率小於等於10000W。
可選方案中，在該步驟3中，該第二惰性氣體的流量小於等於200sccm，對該基座施加的射頻偏壓功率大於等於150W，且小於等於400W。
可選方案中，該步驟1中，該反應腔室的真空度小於等於5×10-6Torr；該基座的溫度大於等於400℃，且小於等於600℃。
可選方案中，該金屬靶材包括鋁、鈦、鉿或鉭，或者包括鋁的化合物、鈦的化合物、鉿的化合物或鉭的化合物。
本發明的有益效果在於：本發明提供的金屬化合物薄膜的製備方法，在步驟2中，在利用由第一混合氣體形成的等離子體轟擊金屬靶材，同時對基座施加射頻偏壓功率，該射頻偏差功率會在基座上形成負偏壓，該偏壓可以優化等離子體中的離子的運動方向，以在晶圓上形成金屬化合物薄膜時調節金屬化合物薄膜的應力，使應力由張應力向壓應力轉變，促進薄膜向(002)生成晶向集中，解決了薄膜受力彎曲，甚至脫落的問題，進而提升了器件的可靠性。
進一步地，金屬化合物薄膜濺射完成後，通過向反應腔室通入第二惰性氣體，對基座施加射頻偏壓功率，該第二惰性氣體產生的等離子體可以 對金屬化合物薄膜的表面進行蝕刻，可以進一步使應力由張應力向壓應力轉變，以進一步調節金屬化合物薄膜的應力。
本發明的方法具有其它的特性和優點，這些特性和優點從併入本文中的附圖和隨後的具體實施方式中將是顯而易見的，或者將在併入本文中的附圖和隨後的具體實施方式中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施方式共同用於解釋本發明的特定原理。
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了論述的清楚起見可任意增大或減小各種構件之尺寸。
圖1示出了本發明實施例採用的磁控濺射設備的結構圖；圖2示出了本發明第一實施例提供的金屬化合物薄膜的製備方法的流程圖；圖3示出了本發明第二實施例提供的金屬化合物薄膜的製備方法的流程圖；圖4示出了本發明第三實施例提供的金屬化合物薄膜的製備方法的流程圖；圖5示出了根據本發明兩個不同的實施例製備的金屬化合物薄膜的應力對比圖；圖6示出了根據本發明實施例和現有技術製備的金屬化合物薄膜的薄膜XRD測試結果對比圖。
以下揭露提供用於實施本揭露之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅 為實例且非意欲限制。舉例而言，在以下描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間，使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的且本身不指示所論述之各個實施例及/或組態之間的關係。
此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中圖解說明。空間相對術語意欲涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述詞。
儘管陳述本揭露之寬泛範疇之數值範圍及參數係近似值，然儘可能精確地報告特定實例中陳述之數值。然而，任何數值固有地含有必然由於見於各自測試量測中之標準偏差所致之某些誤差。再者，如本文中使用，術語「大約」通常意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，術語「大約」意謂在由此項技術之一般技術者考量時處於平均值之一可接受標準誤差內。除在操作/工作實例中以外，或除非以其他方式明確指定，否則諸如針對本文中揭露之材料之數量、時間之持續時間、溫度、操作條件、數量之比率及其類似者之全部數值範圍、數量、值及百分比應被理解為在全部例項中由術語「大約」修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中陳述之數值參數係可根據需要變化之近似值。至少，應至少鑑於所報告有效數位之數目且藉由應用普通捨入技術解釋各數值參數。範圍可在本文中表達為從一個端 點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭露之全部範圍包含端點，除非另有指定。
圖1示出了本發明實施例採用的磁控濺射設備的結構圖。請參閱圖1，該磁控濺射設備包括反應腔室14，在該反應腔室14的頂部設置有靶材2，在靶材2的上方設置有真空腔體15，該真空腔體15中充滿去離子水，用於冷卻靶材2，防止濺射過程中由於放熱導致靶材2升溫。而且在真空腔體15中設置有可旋轉的磁控管1，該磁控管1包括具有相反極性的內、外磁極，用於在濺射製程中提高氣體的離化率，進而提高濺射沉積速率。在反應腔室14中且位於靶材2的下方設置有基座9，該基座9上設置有支柱13，用於支撐承載有晶圓的托盤8，以使托盤8位於基座9的上方；基座9上還設置有加熱管(圖中未示出)，用於朝位於其上方的托盤8和晶圓輻射熱量，從而能夠將晶圓加熱至預設溫度。可選的，基座9中還設置有冷卻裝置，用於對晶圓進行冷卻。此外，基座9是可升降的，其可以從圖1所示的傳片位上升至製程位，在此過程中，基座9會將壓環5頂起，以使基座9、上內襯3和下內襯4圍成密閉的濺射環境。在反應腔室14的一側還設置有庫10，用於容置擋板7，該擋板7用於在進行預濺射製程時從庫10移出，並移動至遮擋晶圓的上方。另外，在反應腔室14的底部設置有真空泵系統12，用於對反應腔室14進行抽氣，使反應腔室14能夠達到較高的真空度，以滿足製程所需的真空條件。
上述靶材2為金屬靶材，該金屬靶材可以是純金屬，也可以是金屬化合物。靶材2與激勵電源電連接，激勵電源用於向靶材2載入激勵，使靶材2相對於接地的腔體(包含上內襯3和下內襯4)形成負偏壓， 以使濺射氣體(包括N2、Ar、O2等)放電而產生等離子體，等離子體中帶正電的離子被吸引至靶材2，轟擊靶材2的表面，濺射出的金屬原子與等離子體中的原子(例如氮原子)反應形成金屬化合物沉積在晶圓表面形成金屬化合物薄膜。可選的，上述激勵電源例如為用於載入直流功率的直流電源、用於載入脈衝直流功率的脈衝直流電源，或者直流電源(或脈衝直流電源)與射頻電源的結合。
本發明第一實施例提供了一種金屬化合物薄膜的製備方法，請參考圖2，該金屬化合物薄膜的製備方法包括：步驟1：將承載有待沉積薄膜的晶圓的托盤放入反應腔室中，且位於基座上方；步驟2：向反應腔室內通入第一惰性氣體和製程氣體的第一混合氣體，對反應腔室中的金屬靶材施加激勵功率，使該第一混合氣體形成等離子體，該等離子體轟擊金屬靶材，以在晶圓上形成金屬化合物薄膜；同時對基座施加射頻偏壓功率，以調整金屬化合物薄膜的應力。
可選的，上述第一惰性氣體例如包括氬氣、氪氣等；製程氣體例如包括氧氣、氮氣等。在實際應用中，第一惰性氣體和製程氣體可以通過流量計連接到反應腔室。
在上述步驟2中，在對反應腔室中的金屬靶材施加激勵功率時，高壓條件下，使第一惰性氣體和製程氣體電離放電而產生帶正電的等離子體，帶正電的等離子體被金屬靶材吸引並轟擊金屬靶材。當等離子體的能量足夠高時，會使金屬靶材表面的原子逸出並沉積在晶圓上，以實現對晶圓表面的薄膜沉積。隨著靶材表面逸出的金屬原子和製程氣體中的原 子結合形成金屬化合物沉積在晶圓表面並在晶圓表面發生遷移，同時向基座施加的射頻偏壓功率可以促進金屬化合物在晶圓表面向一定的方向遷移，射頻偏壓功率使基座表面形成的負偏壓可以優化等離子體中的離子的運動方向，以在晶圓上形成金屬化合物薄膜時調節金屬化合物薄膜的應力，使應力由張應力向壓應力轉變，促進薄膜向(002)生成晶向集中，解決了薄膜受力彎曲，甚至脫落的問題，進而提升了器件的可靠性。
第二實施例
請參考圖3，本發明第二實施例提供的金屬化合物薄膜的製備方法，其是在上述第一實施例基礎上所做的改進，具體地，該金屬化合物薄膜的製備方法同樣包括步驟1和步驟2，二者與上述第一實施例相同，在此不再重複描述。
在上述步驟2之後，製備方法還包括：步驟3、向反應腔室內通入第二惰性氣體，並對基座施加射頻偏壓功率，使該第二惰性氣體形成等離子體，該第二惰性氣體形成的等離子體對金屬化合物薄膜的表面進行蝕刻，以進一步調節金屬化合物薄膜的應力。
通過向反應腔室通入第二惰性氣體，對基座施加射頻偏壓功率，該第二惰性氣體產生的等離子體可以對金屬化合物薄膜的表面進行蝕刻，以蝕刻去除薄膜表面上品質較差的部分，同時可以進一步使應力由張應力向壓應力轉變，以進一步調節金屬化合物薄膜的應力。
以在晶圓表面沉積氮化鋁薄膜為例，上述步驟2之後，上述步驟3具體包括：可以停止載入激勵功率和射頻偏壓功率，並停止惰性氣 體和製程氣體的通入，維持加熱溫度和基座位置(製程位)不變；向反應腔室通入第二惰性氣體(例如Ar)，第二惰性氣體的流量小於等於200sccm，優選大於等於100sccm，且小於等於200sccm。真空泵系統中的冷泵門閥處於全開狀態，以確保能夠將反應腔室中的雜質氣體排出。對基座施加射頻偏壓功率，可選的，對上述基座施加的射頻偏壓功率大於等於150W，且小於等於400W。
第三實施例
請參考圖4，本發明第二實施例提供的金屬化合物薄膜的製備方法，其是在上述第二實施例基礎上所做的改進，具體地，該金屬化合物薄膜的製備方法同樣包括步驟1、步驟2和步驟3，三者與上述第二實施例相同，在此不再重複描述。
在此基礎上，製備方法還包括步驟101、步驟102和步驟103中的至少一者。下面以在晶圓表面沉積氮化鋁薄膜，且製備方法在包括步驟1、步驟2和步驟3的基礎上，還包括步驟101、步驟102和步驟103為例，對製備方法進行詳細說明。
具體地，根據沉積的薄膜不同，對反應腔室設定適合的製程條件，將承載有待沉積薄膜的晶圓(如矽或二氧化矽)的托盤放入反應腔室中，且位於基座上方，即，放置於基座上的支柱頂端；將基座的溫度調節至製程所需的溫度，例如在沉積氮化鋁薄膜時，反應腔室的真空度小於5×10-6Torr；基座的溫度大於等於400℃，且小於等於600℃，如為500℃。可選的，在沉積諸如氮化鋁薄膜等的不導電薄膜時，向靶材載入的激 勵功率可以為脈衝直流功率，這可以避免因載入直流功率而容易在金屬靶材表面形成金屬氮化物，影響金屬靶材的金屬原子逸出。
本實施例中，在步驟1之後，且在步驟2之前還包括：步驟101：將托盤和晶圓加熱至預設溫度，以去除托盤和晶圓的水氣以及附著在晶圓表面的有機雜質。
具體可以為，利用基座上的加熱管對托盤和晶圓進行加熱，以使其緩慢升溫至預設溫度，該預設溫度例如大於等於300℃，且小於等於1000℃，優選為大於等於450℃，且小於等於800℃，並維持10s~200s，優選為20s~60s。通過將托盤和晶圓加熱至預設溫度，可以在高溫條件下去除托盤和晶圓的水氣及附著晶圓表面的有機雜質。
本實施例中，在步驟101之後，且在步驟2之前還包括：步驟102：向反應腔室中通入第三惰性氣體，並對基座施加射頻偏壓功率，使該第三惰性氣體形成等離子體，該第三惰性氣體形成的等離子體轟擊晶圓的表面，以去除晶圓表面上的雜質。
具體可以為：維持步驟101中採用的加熱溫度不變，向反應腔室內通入第三惰性氣體，如氬氣(Ar)，可選的，第三惰性氣體的流量小於等於200sccm，優選大於等於100sccm，且小於等於200sccm。將腔室壓力維持在較高的壓力範圍，例如大於等於6mTorr，且小於等於15mTorr。對基座施加射頻偏壓功率，該射頻偏壓功率採用較低的功率範圍，以使第三惰性氣體形成的等離子體中的離子能夠轟擊晶圓表面，以去除晶圓表面上的雜質和氧化物，減少晶圓表面缺陷，增加晶圓表面的活性。可選的，對基座施加的射頻偏壓功率為大於等於40W，且小於等於100W。 另外，在對基座施加的射頻偏壓功率穩定後，可以將製程壓力(即，腔室壓力)降低至原來的二分之一左右(如大於等於3mTorr，且小於等於8mTorr)，開始正式進行預清洗處理製程(即，步驟102)。
本實施例中，在步驟102之後，且在步驟2之前還包括步驟103：將擋板移至遮蓋晶圓的上方，向反應腔室內通入第四惰性氣體和製程氣體的第二混合氣體，對金屬靶材施加激勵功率，使該第二混合氣體形成等離子體，進行預濺射製程；待向反應腔室通入的該第二混合氣體的氣體流量和激勵功率穩定後(穩定的指標為氣體流量的波動範圍不大於±0.1%；激勵功率的波動範圍不大於±0.1%)，將擋板從晶圓的上方移開，並維持該激勵功率和該第二混合氣體的氣體流量不變。
上述步驟103為預濺射製程。具體可以為，停止通入第三惰性氣體，關閉對基座施加的射頻偏壓功率，將基座調整至預濺射工位，將擋板移入反應腔室，並移至遮蓋晶圓的上方；向反應腔室中通入第四惰性氣體(如Ar)和製程氣體(如N2)的第二混合氣體，其中第四惰性氣體的流量小於等於200sccm，優選大於等於15sccm，且小於等於45sccm，製程氣體的流量小於等於500sccm，優選為大於等於90sccm，且小於等於300sccm，製程氣體和第四惰性氣體的流量比值大於等於4，且小於等於10，對金屬靶材施加的激勵功率小於等於10000W，優選大於等於5000W，且小於等於9000W，並維持20s左右。待反應腔室的反應濺射環境穩定後，維持激勵功率和氣體流量不變，維持真空泵系統中的冷泵門閥處於全開狀態，將擋板從晶圓上移開，並維持1s左右。由於反應腔室 濺射初期功率和氣體流量不穩定，形成的金屬化合物薄膜品質不佳，借助上述步驟103，可以使晶圓上形成的金屬化合物薄膜在初始階段也滿足較高的品質要求。
待反應腔室反應濺射環境穩定後，開始執行上述步驟2。具體地，維持激勵功率，溫度和製程氣氛不變，將基座升至製程位。晶圓與靶材之間的距離例如大於等於30mm，且小於等於80mm，優選大於等於40mm，且小於等於60mm，這樣，既可以保證薄膜的高生長速率，又可以保證金屬化合物薄膜的結晶品質。
對基座施加小於等於1000W的射頻偏壓功率，優選大於等於50W，且小於等於300W，載入的射頻偏壓功率越高，薄膜的應力由張應力向壓應力轉變的趨勢越大，基於此，當生成的金屬化合物薄膜張應力較大時，可以通過提高射頻偏壓功率來降低張應力，當生成的金屬化合物薄膜的張應力較小時，可以通過降低射頻偏壓功率來提高張應力。與此同時，結合使用基座中加熱管對晶圓進行加熱，可以維持較高的製程溫度，保證了金屬化合物薄膜的結晶品質。該金屬化合物薄膜的結晶品質與製程溫度呈正向變化，同時製程溫度越高，金屬化合物薄膜的張應力越大，這就需要更高的射頻偏壓功率進行應力的調節，使其向壓應力轉變。隨著靶材表面逸出的金屬原子(例如Al原子)和製程氣體形成的等離子體中的原子(例如N原子)結合，沉積在晶圓表面並在晶圓表面發生遷移，基座施加射頻偏壓功率可以促進金屬化合物在晶圓表面向一定的方向遷移，射頻偏壓功率使基座表面形成的負偏壓促進金屬化合物向(002)生長晶向集中，從而調整金屬化合物薄膜的應力由張應力向壓應力轉變。金屬化 合物薄膜在晶向(002)的結晶品質更優。(002)是固體物理中材料內部原子結構的排列取向。
可選的，上述步驟2中，沉積速率控制在10~20A/s，直至金屬化合物薄膜的厚度達到製程需要的厚度。金屬化合物薄膜的厚度一般控制在200nm~1300nm。
在執行完成上述步驟3之後，停止對基座施加射頻偏壓功率，停止氣體通入，降低製程溫度，將腔室抽至高真空。基座從製程位降至傳片位，將沉積完成的晶圓移出製程腔室，完成金屬化合物薄膜的製備。
本發明實施例提供的金屬化合物薄膜的製備方法，在步驟2中，在利用由第一混合氣體形成的等離子體轟擊金屬靶材，同時對基座施加射頻偏壓功率，該射頻偏差功率會在基座上形成負偏壓，該偏壓可以優化等離子體中的離子的運動方向，以在晶圓上形成金屬化合物薄膜時調節金屬化合物薄膜的應力，使應力由張應力向壓應力轉變，促進薄膜向(002)生成晶向集中，解決了薄膜受力彎曲，甚至脫落的問題，進而提升了器件的可靠性。進一步地，通過向反應腔室通入第二惰性氣體，對基座施加射頻偏壓功率，該第二惰性氣體產生的等離子體可以對金屬化合物薄膜的表面進行蝕刻，可以進一步使應力由張應力向壓應力轉變，以進一步調節金屬化合物薄膜的應力。
圖5示出了根據本發明兩個不同的實施例製備的氮化鋁薄膜的應力對比圖。橫坐標為施加的射頻偏壓功率(RF Bias)，縱坐標為氮化鋁薄膜的應力(Stress)，其中，正數為張應力，負數為壓應力。圖5中的實線表示在採用上述第一實施例中的方法沉積形成氮化鋁薄膜時，對 基座施加射頻偏壓功率(Bias Process)，施加的射頻偏壓功率的大小對氮化鋁薄膜應力的影響；圖5中的虛線表示在採用上述第二實施例中的方法沉積形成氮化鋁薄膜時，對基座施加射頻偏壓功率，在形成氮化鋁薄膜後，繼續對基座施加射頻偏壓功率(Bias Process+Bias Etch)，對氮化鋁薄膜應力的影響。對比實線和虛線可知，相比於採用第一實施例中的方法，採用上述第二實施例中的方法可以進一步使應力由張應力向壓應力轉變。
圖6示出了根據本發明實施例和現有技術製備的氮化鋁薄膜的XRD測試結果對比圖。圖6的橫坐標為角度Angle((002)晶向)，縱坐標為氮化鋁的強度Intensity。圖6中的虛線表示在現有技術採用的氮化鋁薄膜的製備方法沉積形成氮化鋁薄膜時，沒有對基座施加射頻偏壓功率；圖6中的實線表示在本發明實施例採用的氮化鋁薄膜的製備方法沉積形成氮化鋁薄膜時，對基座施加了射頻偏壓功率。對比實線和虛線可知，對基座施加射頻偏壓功率後，氮化鋁薄膜更多的向(002)晶向方向生長，作為本領域技術人員的公知常識形成氮化鋁薄膜時，在向(002)晶向方向生長的同時，也有部分向(102)晶向方向生長，為了提高薄膜品質，期望氮化鋁薄膜向(002)晶向方向生長。
以上描述以形成氮化鋁薄膜為例，應該理解本發明的方法還可以製備其他金屬化合物薄膜，如用於製備鈦、鉿或鉭的金屬化合物薄膜。
前述內容概括數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文仲介紹之實施例之相同目的及/或達 成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應瞭解，此等等效構造不背離本揭露之精神及範疇，且其等可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中作出各種改變、置換及更改。

Claims (11)

  1. 一種金屬化合物薄膜的製備方法，其中，該方法包括： 步驟1：將承載有一待沉積薄膜的一晶圓的一托盤放入一反應腔室中，且位於基座上方； 步驟2：向該反應腔室內通入一第一惰性氣體和一製程氣體的一第一混合氣體，對該反應腔室中的一金屬靶材施加激勵功率，使該第一混合氣體形成等離子體，該等離子體轟擊該金屬靶材，以在該晶圓上形成一金屬化合物薄膜；同時對該基座施加一射頻偏壓功率，以調節該金屬化合物薄膜的應力。
  2. 如請求項1所述的方法，其中，在該步驟2之後還包括： 步驟3：向該反應腔室內通入一第二惰性氣體，並對該基座施加射頻偏壓功率，使該第二惰性氣體形成等離子體，該第二惰性氣體形成的等離子體對該金屬化合物薄膜的表面進行蝕刻，以進一步調節該金屬化合物薄膜的應力。
  3. 如請求項1所述的方法，其中，在該步驟1之後，且在該步驟2之前還包括： 步驟101：將該托盤和該晶圓加熱至一預設溫度，以去除該托盤和該晶圓的水氣以及附著在該晶圓表面的有機雜質。
  4. 如請求項3所述的方法，其中，在該步驟101之後，且在該步驟2之前還包括： 步驟102：向該反應腔室中通入一第三惰性氣體，並對該基座施加射頻偏壓功率，使該第三惰性氣體形成等離子體，該第三惰性氣體形成的等離子體轟擊該晶圓的表面，以去除該晶圓表面上的雜質。
  5. 如請求項4所述的方法，其中，在該步驟102之後，且在該步驟2之前還包括： 步驟103：將一擋板移至遮蓋該晶圓的上方，向該反應腔室內通入一第四惰性氣體和製程氣體的第二混合氣體，對該金屬靶材施加激勵功率，使該第二混合氣體形成等離子體，進行預濺射製程；待向該反應腔室通入的該第二混合氣體的氣體流量和該激勵功率穩定後，將該擋板從該晶圓的上方移開，並維持該激勵功率和該第二混合氣體的氣體流量不變。
  6. 如請求項1所述的方法，其中，該步驟2中，該第一惰性氣體的流量小於等於200sccm，該製程氣體的流量小於等於500sccm；該製程氣體和該第一惰性氣體的流量比值大於等於4，且小於等於10，對該金屬靶材施加的激勵功率小於等於10000W，對該基座施加的射頻偏壓功率小於等於1000W。
  7. 如請求項4所述的方法，其中，在該步驟102中，該第三惰性氣體的流量小於等於200sccm；對該基座施加的射頻偏壓功率為大於等於40W，且小於等於100W；該反應腔室的壓力大於等於6mTorr，且小於等於15mTorr。
  8. 如請求項5所述的方法，其中，在該步驟103中，該第四惰性氣體的流量小於等於200sccm，該製程氣體的流量小於等於500sccm；該製程氣體和該第四惰性氣體的流量比值大於等於4，且小於等於10，對該金屬靶材施加的激勵功率小於等於10000W。
  9. 如請求項2所述的方法，其中，在該步驟3中，該第二惰性氣體的流量小於等於200sccm，對該基座施加的射頻偏壓功率大於等於150W，且小於等於400W。
  10. 如請求項1所述的方法，其中，該步驟1中，該反應腔室的真空度小於等於5×10 -6Torr；該基座的溫度大於等於400℃，且小於等於600℃。
  11. 如請求項1-10任一項所述的方法，其中，該金屬靶材包括鋁、鈦、鉿或鉭，或者包括鋁的化合物、鈦的化合物、鉿的化合物或鉭的化合物。
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