薄膜形成方法与流程

本发明关于一种薄膜形成方法，特别系一种用于形成钨薄膜的薄膜形成方法。

背景技术：

1、因为钨薄膜具有低的电阻以及高的热稳定度，所以钨薄膜已被广泛地应用在半导体元件或电子装置中的电极或线路结构。

2、钨薄膜可通过如化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)及原子层沉积(atomic layer deposition，ald)等的方法形成于基板或半导体层上，且当气态的原始材料用于形成钨薄膜时，可得到具有大深宽比(aspect ratio)的段差结构(steppedstructure)中的良好涂布率(coating rate)。

3、为了形成钨薄膜，会藉由使用含钨材料而于基板上沉积作为成核层(nucleationlayer)或晶种层(seed layer)的钨层体，且于成核层或晶种层上沉积其余的钨层体作为主体层(bulk layer)。大致上是通过化学气相沉积并藉由将氢气(h2)作为还原剂而还原作为氟基钨材料(fluorine-based tungsten material)的六氟化钨(tungsten hexafluoride)气体(wf6)来生产钨薄膜。

4、然而，当六氟化钨气体(wf6)用于形成钨薄膜时，会发生氟(f)作为杂质残留在钨薄膜的内部以及表面上的现象。残留的氟(f)可能会导致在相邻的元件产生氟(f)扩散或电迁移(electromigration)的情形，且半导体装置的整体效能可能会因为半导体装置的电性接点损毁而降低。

5、(相关技术文件)

6、(专利文件1)kr10-2017-0120443a

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明提供一种薄膜形成方法，其能形成杂质浓度减小的钨薄膜。

3、技术手段

4、根据一示例性实施例，薄膜形成方法包含：将一还原气体供应至位于一反应空间中的一基板上、施加一电源以在反应空间中产生电浆，以及将一含钨气体供应到基板上，且含钨气体的供应是在供应还原气体的同时间歇地进行。

5、还原气体以及含钨气体可通过彼此独立的路径被供应至基板上。

6、电源的施加可在供应还原气体的同时间歇地进行，且含钨气体的供应可在施加电源以于反应空间中产生电浆的同时进行。

7、电源的施加可在供应含钨气体之前开始。

8、此方法可更包含在供应还原气体之前将一含硅气体供应至基板上。

9、含硅气体的供应可在供应还原气体之前完成。

10、电源的施加可在完成含钨气体的供应时完成。

11、此方法可更包含在没有施加电源时吹除反应空间。

12、根据另一示例性实施例，薄膜形成方法包含：将一还原气体供应至位于一反应空间中的一基板上、将一钨薄膜沉积于基板上，以及移除残留在钨薄膜上的多个杂质，且钨薄膜的沉积以及杂质的移除是在供应还原气体的同时交替地进行。

13、钨薄膜的沉积可藉由在反应空间中产生电浆并将一含钨气体供应至基板上来进行。

14、还原气体以及含钨气体可通过彼此独立的路径被供应至基板上。

15、此方法可更包含在供应还原气体之前于基板上形成一硅层体。

16、钨薄膜的沉积可藉由用钨原子取代含在硅层体中的硅原子来进行。

17、杂质的移除可藉由在反应空间中产生电浆并停止将含钨气体供应至基板上来进行。

18、此方法可更包含在沉积钨薄膜以及移除杂质之间吹除反应空间。

19、吹除反应空间可通过没有在反应空间中产生电浆的方式来进行。

20、还原气体可包含氢气，含钨气体可包含六氟化钨气体，且杂质可包含氟成分。

21、有利功效

22、在根据一示例性实施例的薄膜形成方法中，可藉由交替地重复进行沉积钨层体的制程以及移除含在钨层体中的杂质的制程，而形成薄膜应力降低且杂质浓度降低的钨薄膜。

23、并且，可藉由在移除含在钨层体中的杂质之前吹除反应气体来提升移除杂质的制程的效率，且因此将钨层体中的氟成分的含量减少至无法通过成分分析侦测到氟成分的含量的低氟钨w(lwf)的程度。

技术特征：

1.一种薄膜形成方法，包含：

2.如权利要求1所述的方法，其中该还原气体以及该含钨气体通过彼此独立的路径被供应至该基板上。

3.如权利要求1所述的方法，其中该电源的施加是在供应该还原气体的同时间歇地进行，并且

4.如权利要求3所述的方法，其中该电源的施加是在供应该含钨气体之前开始。

5.如权利要求1所述的方法，更包含在供应该还原气体之前将一含硅气体供应至该基板上。

6.如权利要求5所述的方法，其中该含硅气体的供应会在供应该还原气体之前完成。

7.如权利要求3所述的方法，其中该电源的施加会在完成该含钨气体的供应时完成。

8.如权利要求3所述的方法，更包含在没有施加该电源时吹除该反应空间。

9.一种薄膜形成方法，包含：

10.如权利要求9所述的方法，其中该钨薄膜的沉积是藉由在该反应空间中产生电浆并将一含钨气体供应至该基板上来进行。

11.如权利要求10所述的方法，其中该还原气体以及该含钨气体通过彼此独立的路径被供应至该基板上。

12.如权利要求9所述的方法，更包含在供应该还原气体之前于该基板上形成一硅层体。

13.如权利要求12所述的方法，其中该钨薄膜的沉积是藉由用钨原子取代含在该硅层体中的硅原子来进行。

14.如权利要求10所述的方法，其中该多个杂质的移除是藉由在该反应空间中产生电浆并停止将该含钨气体供应至该基板上来进行。

15.如权利要求10所述的方法，更包含在沉积该钨薄膜以及移除该多个杂质之间吹除该反应空间。

16.如权利要求15所述的方法，其中吹除该反应空间是以没有在该反应空间中产生电浆的方式来进行。

17.如权利要求10所述的方法，其中该还原气体包含氢气，

技术总结
本发明关于一种薄膜形成方法，特别是用于形成钨薄膜的薄膜形成方法。根据一示例性实施例，薄膜形成方法包含将一还原气体供应至位于一反应空间中的一基板上、施加一电源以在反应空间中产生电浆，以及将一含钨气体供应到基板上，且含钨气体的供应是在供应还原气体的同时间歇地进行。

技术研发人员：赵一衡,金英云
受保护的技术使用者：周星工程股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12