TWI836514B - 製備金屬薄膜的物理氣相沉積方法 - Google Patents
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Abstract
一種製備金屬薄膜的物理氣相沉積方法，包括：步驟1：將待沉積薄膜的基底放入反應腔室的基座上；步驟2：向反應腔室內通入包括氮氣和氪氣的第一混合氣體，對靶材施加直流功率，使第一混合氣體形成等離子體並轟擊靶材，以在基底上形成金屬氮化物薄膜；步驟3：停止向反應腔室內通入第一混合氣體，向反應腔室內通入包括氬氣和氪氣的第二混合氣體，對靶材施加直流功率，使第二混合氣體形成等離子體，以在金屬氮化物薄膜上形成金屬薄膜；對基座施加偏置射頻功率，以對金屬薄膜的表面進行轟擊，提高金屬薄膜的緻密度。
Description
本發明涉及半導體技術領域，更具體地，涉及一種製備金屬薄膜的物理氣相沉積方法。
近年來，隨著動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Access Memory ,DRAM)及其關鍵部件尺寸的不斷縮小，部件之間的金屬互連及接觸等關鍵尺寸也隨之縮減，只有更低電阻率的器件尺寸，才能獲得更緊湊、更快速回應的器件結構。DRAM單元按照列（位元線，Bit lines）和行（字線，Word lines）的陣列進行運作。位線在感應放大器之間傳輸電荷，從而編輯（寫入）或獲得（讀取）特定單元的資料。資料寫入或從DRAM單元讀取資料的速度取決於位元元線的電阻；電阻越小，資料傳輸速度越快。導體的電阻取決於電子沿線路運動時遇到的散射點。薄膜中的雜質、顆粒邊界和器件表面粗糙度會導致電子運動速度減慢，這些因素對運動速度影響的程度則與薄膜的厚度相關。
在積體電路製造中，常用RC遲滯(resistance-capacitance delay) 表示較高阻值帶來的影響，器件密度不斷增大，金屬化互連所帶來的RC遲滯會通過各種方式影響器件性能，已經成為阻礙超高密度積體電路效能及速度的關鍵因素。RC遲滯將降低DRAM結構中位元線讀取或寫入資料的速度，因此，減少RC互連延遲成為近年來半導體行業的主攻方向；隨著半導體技術的進步，器件關鍵尺寸持續不斷趨於小型化，尤其在1xnm技術節點的DRAM記憶體製造中，要求製備更純淨、更光滑、應力可控且高密度的金屬薄膜，從而有效解決DRAM尺寸縮小所面臨的位線電阻的挑戰。
業界通常採用物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，PVD）方法製備諸如鎢（W）等的金屬薄膜，但現有的PVD方法在製備金屬薄膜時，存在獲得的金屬薄膜疏鬆不緻密、電阻率偏高，而且薄膜應力大、膜基結合力差，導致薄膜容易剝落，從而無法滿足先進制程的製程要求。
本發明的目的是提出一種製備金屬薄膜的物理氣相沉積方法，能夠增加膜基結合力，防止金屬膜剝落，並且薄膜緻密度高、結晶好，電阻率低。
為了實現上述目的，本發明提供了一種製備金屬薄膜的物理氣相沉積方法，包括：步驟1：將待沉積薄膜的基底放入反應腔室的基座上；步驟2：向該反應腔室內通入包括氮氣和氪氣的第一混合氣體，對靶材施加直流功率，使該第一混合氣體形成等離子體並轟擊該靶材，以在該基底上形成金屬氮化物薄膜；步驟3：停止向該反應腔室內通入該第一混合氣體，向該反應腔室內通入包括氬氣和氪氣的第二混合氣體，對該靶材施加直流功率，以及對該基座施加偏置射頻功率，施加該直流功率能夠使該第二混合氣體形成等離子體並轟擊該靶材，以在該金屬氮化物薄膜上形成金屬薄膜；施加該射頻功率能夠使該等離子體對該金屬薄膜的表面進行轟擊，以提高該金屬薄膜的緻密度。
可選方案中，該步驟2還包括：對該基座施加第一預設範圍的偏置射頻功率，並維持第一設定時長，以對該基底表面進行蝕刻預處理。
可選方案中，該步驟2包括：向該反應腔室內通入該第一混合氣體，並對該靶材施加小於第一預設值的直流功率，使該第一混合氣體啟輝產生等離子體，以及對該基座施加該第一預設範圍的偏置射頻功率，並維持該第一設定時長，以對該基底表面進行蝕刻預處理；對該基底表面進行蝕刻預處理後，增加對該靶材施加的直流功率，使該等離子體轟擊該靶材，以在蝕刻預處理後的該基底上形成該金屬氮化物薄膜。
可選方案中，該步驟3包括：對該靶材施加小於第二預設值的直流功率，使該第二混合氣體啟輝形成等離子體；對該基座施加小於第三預設值的射頻功率，並維持第二設定時長，以對該金屬氮化物薄膜進行蝕刻處理；在該第二設定時長後，增加對靶材施加的直流功率，使該等離子體轟擊該靶材，以在該金屬氮化物薄膜上形成該金屬薄膜，同時對該基座施加第二預設範圍的偏置射頻功率，以在形成該金屬薄膜的同時蝕刻該金屬薄膜，提高該金屬薄膜的緻密度。
可選方案中，在該步驟3中，該氬氣的流量小於等於100sccm，該氪氣的流量小於等於50sccm。
可選方案中，在該步驟3中，該氬氣與該氪氣流量的比值小於等於0.45。
可選方案中，在該步驟2中，該氪氣與該氮氣流量的比值大於等於0.15。
可選方案中，在該步驟2中，該氪氣的流量小於等於50sccm，該氬氣的流量小於等於200sccm。
可選方案中，在該步驟2和/或該步驟3中，對該靶材施加的直流功率小於等於20000W。
可選方案中，該步驟1中的製程條件為：該反應腔室的真空度小於5×10-6Torr；該基座的溫度大於等於250℃，且小於等於350℃。
本發明的有益效果在於：
本發明實施例提供的製備金屬薄膜的物理氣相沉積方法，通過步驟2先在基底表面形成金屬氮化物薄膜，該金屬氮化物薄膜不僅可以增加後續沉積的金屬薄膜與基底的膜基結合力，避免直接在基底上沉積金屬薄膜引起晶格失配，造成金屬薄膜剝落，而且還可以使得後續形成的金屬薄膜沿[110]晶向擇優生長，在器件後段高溫熱處理製程時，可以抑制金屬薄膜與基底的互擴散現象，從而可以起到阻擋層作用，保證金屬薄膜低電阻特性，維持器件性能穩定性並保證良率。同時，上述步驟2採用氮氣和氪氣（Kr）的第一混合氣體形成等離子體，相對於現有技術中的Ar氣體，Kr離子的品質較大，由於品質越大，動能越大，這使得靶材被Kr離子轟擊後濺射出並沉積在基底上的原子能量越大，從而可以改變低能原子在基底表面的無序狀態排布，提高原子在薄膜表面的遷移運動和擴散能力，進而可以提高薄膜緻密度、結晶品質，而且提高原子能量還可以使晶粒不斷長大，降低電子穿越晶界受到的勢壘作用，從而可以顯著降低薄膜的電阻率，提高導電性。此外，通過將氮氣和氪氣混合，不僅可以通過調節二者的比例來降低薄膜電阻率，提高製程穩定性和靈活性，而且還可以降低使用成本。另外，步驟3中通過對基座施加偏置射頻功率，能夠使等離子體對金屬薄膜的表面進行轟擊，以提高金屬薄膜的緻密度，促進高品質、低電阻率的金屬薄膜的沉積。
本發明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。
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示出了本發明一實施例一種製備金屬薄膜的物理氣相沉積方法的流程圖，請參照圖1，該方法包括以下步驟：
步驟1：將待沉積薄膜的基底放入反應腔室的基座上；
步驟2：向反應腔室內通入包括氮氣和氪氣的第一混合氣體，對靶材施加直流功率，使第一混合氣體形成等離子體並轟擊靶材，以在基底上形成金屬氮化物薄膜；
步驟3：停止向反應腔室內通入第一混合氣體，向反應腔室內通入包括氬氣和氪氣的第二混合氣體，對靶材施加直流功率，以及對基座施加偏置射頻功率，施加上述直流功率能夠使第二混合氣體形成等離子體並轟擊靶材，以在金屬氮化物薄膜上形成金屬薄膜；施加上述射頻功率能夠使等離子體對金屬薄膜的表面進行轟擊，以提高金屬薄膜的緻密度。
具體地，為了便於理解本方案，首先對用於製備薄膜的設備進行簡單的介紹。薄膜的製備在半導體設備的反應腔室中進行，反應腔室中設有基座，用於承載待沉積薄膜的基底，基座中可以具備加熱或冷卻功能。反應腔室連接有真空系統，真空系統可對反應腔室進行抽氣，使反應腔室達到較高的真空度，以滿足製程所需的真空條件。製程所需的氣體通過流量計連接到反應腔室，製程所需要的靶材被密封在反應腔室的上方區域。沉積金屬薄膜的靶材材料可以是純金屬，也可以是金屬化合物。進行薄膜沉積時，激勵電源會施加激勵功率（例如直流功率、射頻功率或者二者結合）至靶材，使其相對於接地的反應腔室為負偏壓，結合腔室內的高壓使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靶材吸引並轟擊靶材。當等離子體的能量足夠高時，會使靶材表面的原子逸出並沉積在基底上，以實現對基底表面的薄膜沉積。
本實施例以在基底表面沉積鉬（Mo）薄膜為例，對本發明實施例提供的製備金屬薄膜的物理氣相沉積方法進行詳細說明。
具體地，執行步驟1，根據沉積的薄膜不同，對反應腔室設定適合的製程條件，將待沉積薄膜的基底放入反應腔室的基座上，將基座溫度調至製程所需的溫度。在本實施例中，可選的，基底為氧化矽，用於沉積鉬薄膜，設定的製程條件為，反應腔室的真空度小於5×10
-6Torr；基座的溫度大於等於250℃，且小於等於350℃，優選的，基座的溫度為300℃。
可選的，為了能夠形成電阻率更低的鉬薄膜，可以使用純度≥99.999wt%的金屬Mo靶材，該金屬Mo靶材的雜質氧(O)含量≤100wt ppm。
執行步驟2，向反應腔室內通入包括氮氣和氪氣的第一混合氣體，對靶材（Mo）施加直流功率，使第一混合氣體形成等離子體並轟擊靶材，以在基底上形成氮化鉬薄膜。
在現有技術中，濺射氣體為氬氣（Ar），對靶材施加直流功率後在靶材上形成負電壓，促進離化的Ar離子轟擊靶材，Mo原子在等離子體區經與Ar離子碰撞、散射，部分散逸到達了基底表面，在基底表面沉積形成Mo薄膜。但是，由Ar離子轟擊靶材濺射出並沉積在基底上的Mo原子能量低，且呈無序狀態排布，導致薄膜疏鬆不夠緻密，電子穿越晶界時受到的勢壘作用較強，從而導致Mo薄膜電阻率偏高，無法滿足先進制程的製程要求。同時，現有技術是直接在基底上濺射Mo薄膜，這樣會導致Mo薄膜應力大且膜基結合力差，容易剝落。
為瞭解決上述問題，本實施例中，在形成Mo薄膜之前，先在基底的表面形成氮化鉬薄膜，該氮化鉬薄膜不僅可以增加後續沉積的Mo薄膜與基底的膜基結合力，避免直接在基底上沉積Mo薄膜引起晶格失配，造成Mo薄膜剝落，而且還可以使得後續形成的Mo薄膜沿[110]晶向擇優生長，在器件後段高溫熱處理製程時，可以抑制Mo薄膜與基底的互擴散現象，從而可以起到阻擋層作用，保證Mo薄膜低電阻特性，維持器件性能穩定性並保證良率。
同時，上述氮化鉬薄膜的製備採用氮氣和氪氣（Kr）的第一混合氣體形成等離子體，相對於現有技術中的Ar氣體，Kr離子的品質較大，由於品質越大，動能越大，這使得靶材被Kr離子轟擊後濺射出並沉積在基底上的Mo原子能量越大，從而可以改變低能Mo原子在基底表面的無序狀態排布，提高Mo原子在薄膜表面的遷移運動和擴散能力，進而可以提高薄膜緻密度、結晶品質，而且提高Mo原子能量還可以使晶粒不斷長大，降低電子穿越晶界受到的勢壘作用，從而可以顯著降低薄膜的電阻率，提高導電性。
此外，通過將氮氣和氪氣混合，不僅可以通過調節二者的比例（可依據電阻率需求靈活配比）來降低薄膜電阻率，提高製程穩定性和靈活性，而且還可以節省氪氣使用量，降低使用成本。
執行步驟3，停止向反應腔室內通入第一混合氣體，向反應腔室內通入包括氬氣和氪氣的第二混合氣體，對靶材施加直流功率，以及對基座施加偏置射頻功率，施加直流功率能夠使第二混合氣體形成等離子體並轟擊靶材，以在氮化鉬薄膜上形成Mo薄膜；施加射頻功率能夠使等離子體對Mo薄膜的表面進行轟擊，以提高Mo薄膜的緻密度。
與步驟2相類似的，上述Mo薄膜的製備採用氬氣和氪氣（Kr）的第二混合氣體形成等離子體，同樣可以提高薄膜緻密度、結晶品質，並可以顯著降低薄膜的電阻率，提高導電性。在步驟2中，通過對基座施加偏置射頻功率，可以對形成的氮化鉬薄膜以及形成的Mo薄膜表面進行一定的轟擊蝕刻（蝕刻速度小於沉積速度），該蝕刻作用能夠在減少薄膜表面缺陷的同時降低薄膜表面粗糙度，以提高金屬薄膜的緻密度，促進高品質、高緻密性的低電阻率Mo薄膜沉積。此外，通過將氬氣和氪氣混合，不僅可以通過調節二者的比例（可依據電阻率需求靈活配比）來降低薄膜電阻率，提高製程穩定性和靈活性，而且還可以節省氪氣使用量，降低使用成本。
在本實施例中，在步驟2中，可選的，反應腔室的製程壓力維持在大於等於10mTorr，且小於等於25mTorr的範圍內，氪氣（Kr）的流量範圍為小於等於50sccm，優選為小於等於10sccm；氮氣的流量範圍小於等於200sccm,優選為大於等於10sccm，且小於等於80sccm。
可選方案中，由於氮氣比例過低易形成亞穩態MoN薄膜，較難維持製程穩定性，通過使氪氣與氮氣的比例大於等於0.15，可以避免該問題。
本實施例中，生成的氮化鉬薄膜的厚度大於等於20埃，且小於等於60埃。通過將氮化鉬薄膜的厚度控制在上述範圍內，可以減少基底表面缺陷和粗糙度，而且可以在沉積過程中使表面能起主要作用，促進Mo膜柱狀大晶粒的成核及長大，有利於Mo薄膜更好的沿[110]晶向方向擇優生長。
本實施例中，步驟2包括：
向反應腔室內通入第一混合氣體，並對靶材施加小於第一預設值的直流功率，使第一混合氣體啟輝產生等離子體，以及對基座施加第一預設範圍的偏置射頻功率，並維持第一設定時長，以對基底表面進行蝕刻預處理；
對基底表面進行蝕刻預處理後，增加對靶材施加的直流功率，使等離子體轟擊靶材，以在蝕刻預處理後的基底上形成金屬氮化物薄膜（例如MoN薄膜）。
可選的，直流功率的上述第一預設值的範圍為小於800W，例如為500W，該直流功率用於使第一混合氣體啟輝電離，產生等離子體。
上述步驟2中，通過對基座施加第一預設範圍的偏置射頻功率，可以通過荷能粒子對基底表面物質進行轟擊，以對基底表面進行蝕刻預處理。該蝕刻預處理可以消除基底表面上的雜質，同時增強原子表面遷移率，從而可以提高基底表面的平整度，增加膜基結合力，減少接觸電阻及應力，避免脫膜現象。可選的，上述第一預設範圍為大於等於500W，且小於等於2500W；第一設定時長例如為3s。
對基底表面進行上述預處理後（即，經過第一設定時長），停止對基座施加偏置射頻功率，並增加對靶材施加的直流功率，例如增加至3000W。該直流功率會在靶材上形成負電壓，促進離化的第一混合氣體轟擊靶材，以在經蝕刻預處理後的基底上進行MoN薄膜的沉積。
在一個實施例中，在上述步驟3中，氬氣的流量範圍為小於等於100sccm，優選為小於等於10sccm；氪氣的流量範圍為小於等於50sccm,優選為大於等於5sccm，且小於等於30sccm。在實際應用中，可以通過調節氬氣和氪氣各自氣路對應的氣體流量計，來分別調節二者的流量，以實現氬氣和氪氣配比的合理設置，本實施例中氬氣與氪氣流量的比值小於等於0.45。氬氣與氪氣經混氣室充分混勻後通入反應腔室，且將反應腔室的製程壓力維持在大於等於10mTorr，且小於等於25mTorr範圍內。
在一個實施例中，上述步驟3包括：
對靶材施加小於第二預設值的直流功率，使第二混合氣體啟輝形成等離子體；
對基座施加小於第三預設值的射頻功率，並維持第二設定時長，以對MoN薄膜進行蝕刻處理；在第二設定時長後，增加對靶材施加的直流功率，使等離子體轟擊該靶材，以在金屬氮化物薄膜上形成Mo薄膜，同時對基座施加第二預設範圍的偏置射頻功率，以在形成Mo薄膜的同時蝕刻Mo薄膜，提高Mo薄膜的緻密度。
可選的，上述步驟3中，上述第二預設值可以為800W，直流功率例如為500W。
可選的，上述第三預設值可以為1200W，射頻功率例如為850W；上述第二設定時長例如為5秒。
通過對MoN薄膜進行蝕刻處理，有利於降低MoN薄膜與Mo薄膜的歐姆接觸，降低介面能並形成較小的附加阻抗，從而有利於低電阻率Mo薄膜的形成。
可選的，上述步驟3中，上述第二預設範圍為大於等於100W，且小於等於500W，例如240W。
可選的，上述步驟3中，增加對靶材施加的直流功率例如增加至1000W。
在第二設定時長後，通過增加對靶材施加的直流功率，同時對基座施加第二預設範圍的偏置射頻功率，可以對沉積的Mo薄膜表面進行一定轟擊，增強Mo薄膜緻密度，促進高品質、低電阻率的Mo薄膜沉積，其中，蝕刻Mo薄膜的速度小於沉積Mo薄膜的速度。
可選的，Mo薄膜的厚度大於等於150埃，且小於等於350埃。通過將薄膜厚度控制在該範圍內，更容易獲得更緻密、更純淨的低電阻率Mo薄膜。
參考圖2，圖2為本實施例獲得的Mo薄膜電阻率與現有技術獲得的Mo薄膜電阻率的對比圖，其中，Thickness為Mo薄膜的厚度，單位為埃。Resistivity為Mo薄膜的電阻率，單位為uΩ•cm。在Mo薄膜的厚度（Thickness）為300埃的條件下，現有技術獲得的Mo薄膜電阻率為13.2uΩ•cm；本實施例獲得的Mo薄膜電阻率為10.1uΩ•cm，本實施例獲得的Mo薄膜電阻率與現有技術相比，下降15%-25%，通過本實施例提供的製備金屬薄膜的方法獲得的Mo薄膜在DRAM位線中的應用範圍有望擴展至1xnm技術節點。在17nm節點及以下的DRAM領域，本實施例提供的製備金屬薄膜的方法獲得的金屬薄膜滿足位元線及柵極層對金屬薄膜的低電阻率要求，薄膜性能的穩定性可進一步提高器件良率，為解決現有技術的瓶頸提供更多選擇。
參考圖3，圖3為本實施例低電阻率Mo薄膜的方阻及其均勻性示意圖，圖示為12寸基底的方塊電阻49點量測分佈結果。圖示方塊電阻值Rs=3.35Ω/sq，方阻均勻性（1sigma;%）=1.869%，可見，通過本實施例提供的製備金屬薄膜的方法獲得的Mo薄膜，可以達到半導體製造製程對位元線及柵極製程均勻性的要求。
參考圖4，圖4為通過本實施例提供的製備金屬薄膜的方法獲得的Mo薄膜的結晶XRD圖譜，XRD晶向峰位在2θ≈40.6°、73.5°附近出現了屬於體心立方金屬Mo[110]、[211]晶向的衍射峰，說明製備得到的Mo薄膜呈現多晶相結構，同時呈現[110]擇優取向生長，除氧化矽基底在≈70°左右出現大的非晶包外，無其它物相的雜峰，這表明製備得到了高純度的Mo薄膜。
本發明提供的製備金屬薄膜的方法不僅適用於鉬(Mo)薄膜的製備製程，也適用於其它與採用PVD磁控濺射技術獲得低電阻率的金屬薄膜，如金屬釕(Ru)等的先進記憶體領域的可替代性材料。
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。
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示出了根據本發明一實施例的物理氣相沉積製備金屬薄膜的方法的流程圖。
圖2示出了現有技術的方法與本發明一實施例的方法形成的金屬薄膜電阻率的對比。
圖3示出了根據本發明一實施例的金屬薄膜的方阻及其均勻性分佈圖。
圖4示出了根據本發明一實施例的金屬薄膜的結晶XRD圖譜。
Claims (9)
- 一種製備金屬薄膜的物理氣相沉積方法，該方法包括：步驟1：將待沉積薄膜的一基底放入一反應腔室的一基座上；步驟2：向該反應腔室內通入包括氮氣和氪氣的一第一混合氣體，對一靶材施加小於第一預設值的直流功率，使該第一混合氣體形成等離子體；增加對該靶材施加的直流功率，使該等離子體轟擊該靶材，以在該基底上形成該金屬氮化物薄膜；步驟3：停止向該反應腔室內通入該第一混合氣體，向該反應腔室內通入包括氬氣和氪氣的一第二混合氣體，對該靶材施加直流功率，以及對該基座施加偏置射頻功率，施加直流功率能夠使該第二混合氣體形成等離子體並轟擊該靶材，以在該金屬氮化物薄膜上形成金屬薄膜；施加該射頻功率能夠使該等離子體對該金屬薄膜的表面進行轟擊，以提高該金屬薄膜的緻密度。
- 如請求項1所述的方法，其中，在對該靶材施加小於該第一預設值的直流功率，使該第一混合氣體形成等離子體之后，且在增加對該靶材施加的直流功率，使該等離子體轟擊該靶材，以在該基底上形成該金屬氮化物薄膜之前，該步驟2還包括：對該基座施加一第一預設範圍的偏置射頻功率，並維持一第一設定時長，以對該基底表面進行蝕刻預處理。
- 一種製備金屬薄膜的物理氣相沉積方法，該方法包括： 步驟1：將待沉積薄膜的一基底放入一反應腔室的一基座上；步驟2：向該反應腔室內通入包括氮氣和氪氣的一第一混合氣體，對一靶材施加直流功率，使該第一混合氣體形成等離子體並轟擊該靶材，以在該基底上形成金屬氮化物薄膜；步驟3：停止向該反應腔室內通入該第一混合氣體，向該反應腔室內通入包括氬氣和氪氣的一第二混合氣體，對該靶材施加直流功率，以及對該基座施加偏置射頻功率，施加直流功率能夠使該第二混合氣體形成等離子體並轟擊該靶材，以在該金屬氮化物薄膜上形成金屬薄膜；施加該射頻功率能夠使該等離子體對該金屬薄膜的表面進行轟擊，以提高該金屬薄膜的緻密度；對該靶材施加小於第二預設值的直流功率，使該第二混合氣體啟輝形成等離子體；對該基座施加小於一第三預設值的射頻功率，並維持一第二設定時長，以對該金屬氮化物薄膜進行蝕刻處理；在該第二設定時長後，增加對靶材施加的直流功率，使該等離子體轟擊該靶材，以在該金屬氮化物薄膜上形成該金屬薄膜，同時對該基座施加一第二預設範圍的偏置射頻功率，以在形成該金屬薄膜的同時蝕刻該金屬薄膜，提高該金屬薄膜的緻密度。
- 如請求項1或3任意一項所述的方法，其中，在該步驟3中，該氬氣的流量小於等於100sccm，該氪氣的流量小於等於50sccm。
- 如請求項1或3任意一項所述的方法，其中，在該步驟3中，該氬氣與該氪氣流量的比值小於等於0.45。
- 如請求項1或3任意一項所述的方法，其中，在該步驟2中，該氪氣與該氮氣流量的比值大於等於0.15。
- 如請求項1或3任意一項所述的方法，其中，在該步驟2中，該氪氣的流量小於等於50sccm，該氬氣的流量小於等於200sccm。
- 如請求項1或3任意一項所述的方法，其中，在該步驟2和/或該步驟3中，對該靶材施加的直流功率小於等於20000W。
- 如請求項1或3任意一項所述的方法，其中，該步驟1中的製程條件為：該反應腔室的真空度小於5×10-6Torr；該基座的溫度大於等於250℃，且小於等於350℃。
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