發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及一種用于通過等離子體增強(qiáng)的原子層沉積(PEALD)在基材上形成氮化鋁基膜的方法。

背景技術(shù)：

銅(Cu)已在硅器件的多級(jí)互聯(lián)中用作主要的線材料。由于銅容易擴(kuò)散至晶體管層、絕緣層或類似的層，因此使用Ta/TaN或類似物作為朝向Cu線的側(cè)面和底部的阻擋金屬層，并且將SiN、SiCN或類似物通常用作沉積在Cu線頂部上的擴(kuò)散阻擋層和/或蝕刻停止層。

為了實(shí)現(xiàn)硅器件的速度增加和能量節(jié)約，必需降低器件自身的有效介電常數(shù)，而常用的擴(kuò)散阻擋層和蝕刻停止層并不令人滿意。有很多降低有效介電常數(shù)的方法。例如，通過制備薄的擴(kuò)散阻擋層和蝕刻停止層，可降低器件的有效介電常數(shù)。不過，當(dāng)膜的厚度在3-5nm的極低范圍時(shí)，電子的隧道效應(yīng)變得更顯著，因此增加了所述層的漏電流。

希望用氮化鋁(AlN)替代SiCN用作擴(kuò)散阻擋層和蝕刻停止層。本發(fā)明人對(duì)通過超薄AlN膜的漏電流改善進(jìn)行了研究。

本發(fā)明中包括的與背景技術(shù)相關(guān)的任何問題的討論和方案僅用于為本發(fā)明提供背景的目的，不應(yīng)作為對(duì)本發(fā)明開發(fā)時(shí)已知的任何或所有討論的認(rèn)同。

概述

在一些實(shí)施方式中，由AlN層和AlO層構(gòu)成的層疊體通過PEALD形成并替代了AlN膜。令人驚訝的是，與AlN膜相比，所述層疊體甚至當(dāng)所述膜極薄(例如具有約3nm的總厚度)時(shí)仍可顯著地改善漏電流。所述層疊體可認(rèn)為是氧氮化鋁(AlON)膜，但其是氮化鋁基膜，其中AlN是所述層疊體的主要組分。因此，所述層疊體可有效地用作擴(kuò)散阻擋層和/或蝕刻停止層，代替AlN膜。

出于總結(jié)本發(fā)明各方面和相對(duì)于背景技術(shù)所取得的益處的目的，在本文中描述本發(fā)明的某些目標(biāo)和益處。當(dāng)然，應(yīng)理解本發(fā)明的任意具體實(shí)施方式不必然能實(shí)現(xiàn)所有的這些目的或優(yōu)點(diǎn)。因此，例如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解可以下述方式實(shí)施或進(jìn)行本發(fā)明：取得或優(yōu)化本文所教導(dǎo)的一種或更多種優(yōu)點(diǎn)，而不必然取得本文所可能教導(dǎo)或暗示的其它目的或優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)在以下詳細(xì)說明中變得顯而易見。

附圖說明

現(xiàn)結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施方式的附圖說明本發(fā)明的這些或其它特征，這旨在說明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。為了說明目的，附圖被大大簡(jiǎn)化并且不一定按比例繪制。

圖1A是示意圖，說明了用于沉積能在本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的介電膜的PEALD(等離子體增強(qiáng)的原子層沉積)設(shè)備。

圖1B說明了示意圖，表示使用流動(dòng)通過系統(tǒng)(FPS)的能在本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的前體供應(yīng)系統(tǒng)。

圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的PEALD過程順序。

圖3是顯示比較例中具有各種膜厚的AlN膜的漏電流性質(zhì)的圖。

圖4是顯示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的實(shí)施例中具有各種膜厚的AlN/AlO層層疊體的漏電流性質(zhì)的圖。

圖5a至圖5d說明了在實(shí)施例中使用的層結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

在本文中，“氣體”可包括蒸發(fā)的固體和/或液體并可由單一氣體或氣體混合物構(gòu)成。在本文中，通過噴淋頭被引入到反應(yīng)室中的處理氣可包含前體氣體和添加氣體、基本由前體氣體和添加氣體組成或由前體氣體和添加氣體組成。所述前體氣體和添加氣體通常作為混合的氣體或分別被引入到反應(yīng)空間中?？墒褂幂d氣(例如惰性氣體)來引入前體氣體。所述添加氣體可包含反應(yīng)氣體和稀釋氣(例如惰性氣體)、基本由反應(yīng)氣體和稀釋氣體(例如惰性氣體)組成或由反應(yīng)氣體和稀釋氣體(例如惰性氣體)組成。所述反應(yīng)氣體和稀釋氣體可作為混合的氣體或分別被引入到反應(yīng)空間中。前體可包含兩種或更多種前體，反應(yīng)氣體可包含兩種或更多種反應(yīng)氣體。所述前體是在基材上化學(xué)吸附的氣體并且通常含有鋁元素，所述鋁元素構(gòu)成了介電膜基質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)，所述用于沉積的反應(yīng)氣體是當(dāng)所述氣體被激發(fā)時(shí)與在基材上化學(xué)吸附的前體反應(yīng)從而將原子層或單層固定在基材上的氣體?！盎瘜W(xué)吸附”是指化學(xué)飽和吸附。不同于工藝氣體的氣體，即以不通過噴淋頭的方式引入的氣體，可用于例如密封所述反應(yīng)空間，所述氣體包括密封氣體，例如惰性氣體。在一些實(shí)施方式中，“膜”是指基本沒有針孔的，在垂直于厚度方向的方向上連續(xù)延伸以覆蓋整個(gè)目標(biāo)物或相關(guān)表面的層，或者“膜”是覆蓋目標(biāo)物或相關(guān)表面的簡(jiǎn)單的層。在一些實(shí)施方式中，“層”指在表面或膜的同義詞或非膜結(jié)構(gòu)上形成的具有特定厚度的結(jié)構(gòu)。膜或?qū)涌捎删哂心承┨卣鞯碾x散的單一膜或?qū)踊蚨鄬拥哪せ驅(qū)訕?gòu)成，相鄰膜或?qū)又g的邊界可清晰或不清晰并且所述邊界可根據(jù)相鄰膜或?qū)拥奈锢?、化學(xué)、和/或任何其它特征、形成方法或順序、和/或功能或目的建立。

此外，在本文中，除非另外說明，“一種”或“一個(gè)”是指一個(gè)對(duì)象或包括多個(gè)對(duì)象的一個(gè)組合。在一些實(shí)施方式中，術(shù)語“由……構(gòu)成”和“具有”獨(dú)立地指“通?；驈V泛地包含”、“包含”、“基本由……組成”或“由……組成”。同樣，在本文中，任何限定的含義并不必然排除在一些實(shí)施方式中普通和自定義含義。

此外，在本文中，當(dāng)可行范圍可根據(jù)常規(guī)方式?jīng)Q定時(shí)，變量的任意兩個(gè)數(shù)字可構(gòu)成該變量的可行范圍，并且任何顯示的范圍可包括端點(diǎn)或排除端點(diǎn)。此外，在一些實(shí)施方式中，顯示的變量的任何值(無論它們與“約”一起顯示或沒有與“約”一起顯示)可指精確值或近似值并包括等效值，可指均值、中值、代表值、大多數(shù)等。

在本發(fā)明中，當(dāng)沒有說明條件和/或結(jié)構(gòu)時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可從本發(fā)明的角度出發(fā)，按常規(guī)試驗(yàn)容易地提供所述條件和/或結(jié)構(gòu)。在所有公開的實(shí)施方式中，出于預(yù)期的目的，實(shí)施方式中使用的任何元素可用與其等效的任何元素替代，包括本文明確地、必需地或固有地公開的那些。此外，本發(fā)明可等同地應(yīng)用于設(shè)備和方法。

借助優(yōu)選的實(shí)施方式解釋所述實(shí)施方式。然而，本發(fā)明不局限于所述優(yōu)選的實(shí)施方式。

一些實(shí)施方式提供了一種用于通過等離子體增強(qiáng)的原子層沉積(PEALD)在基材上形成氮化鋁基膜的方法，所述方法包括：(a)形成至少一層氮化鋁(AlN)單層；和(b)形成至少一層氧化鋁(AlO)單層，所述方法包括：(i)進(jìn)行步驟(a)至少一次；(ii)進(jìn)行步驟(b)至少一次，其中步驟(a)和(b)以此順序或相反的順序連續(xù)交替進(jìn)行而在它們中間不形成任何其它中間層，從而形成通過AlN層和AlO層交替沉積而構(gòu)成的AlN基膜層疊體；以及(iii)在所述層疊體的總厚度超過10nm之前停止步驟(i)和(ii)，其中由AlN層構(gòu)成的部分的厚度大于由AlO層構(gòu)成的部分的厚度。詞語“停止步驟(i)和(ii)”是指停止或終止步驟(i)和(ii)，隨后馬上進(jìn)行不同的步驟，而不恢復(fù)步驟(i)或(ii)，或不進(jìn)行與所述層疊體有關(guān)的任何其它步驟?！暗X基膜”可也指“層疊的氮氧化鋁(AlON)膜”、“氧摻雜的氮化鋁膜”、“氧擴(kuò)散的氮化鋁膜”、“AlN/AlO疊置多層膜”、“AlN/AlO雙層膜”或類似的膜，其可替代半導(dǎo)體器件中的氮化鋁膜。在一些實(shí)施方式中，氮化鋁基膜可合適地用作擴(kuò)散阻擋膜或蝕刻停止膜而不需要任何沉積后處理，例如熱處理或退火、或等離子體處理，并且不需要將處理過的基材轉(zhuǎn)移到另一反應(yīng)室中。在一些實(shí)施方式中，在同一反應(yīng)室中進(jìn)行步驟(i)和步驟(ii)。

在一些實(shí)施方式中，即使當(dāng)層疊體的總厚度為10nm或更小時(shí)，漏電流仍可被顯著地改善。不被理論所限制，這可能是由于電子被困于AlN層和AlO層之間的界面處，從而減少了漏電流，或者是由于AlN層被氧化并且從而得到AlO層的漏電流性質(zhì)。當(dāng)AlO層被沉積在AlN層上時(shí)，氧原子滲透了界面并且擴(kuò)散或分散在AlN層中，并且當(dāng)AlN層被沉積在AlO層上時(shí)，氮和/或氫原子滲透了界面并且擴(kuò)散或分散在AlO層中，從而作為層疊體改善了漏電流。考慮到氧原子(或氮和氫原子)的滲透深度，在一些實(shí)施方式中，在步驟(iii)中，步驟(i)和(ii)在所述層疊體總厚度超過5nm(或3nm)之前停止。

在一些實(shí)施方式中，至少一層AlN單層具有至少0.2nm(通常至少為0.5nm)的厚度，至少一層AlO單層具有至少0.2nm(通常至少為0.5nm)的厚度，從而可構(gòu)成層疊體的各種層結(jié)構(gòu)，并且包括漏電流性質(zhì)的膜性質(zhì)可有效地調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施方式中，所述至少一層AlN單層具有0.3-3nm的厚度，至少一層AlO單層具有0.3-2nm的厚度。

在一些實(shí)施方式中，AlN單層首先沉積在基材上并與所述基材接觸，從而可避免下方的層(例如所述基材的銅線圖案)的氧化。在其它實(shí)施方式中，AlO單層首先沉積在基材上并與所述基材接觸。

在AlN單層首先沉積的實(shí)施方式中，步驟(i)進(jìn)行兩次，步驟(ii)進(jìn)行一次，從而所述層疊體由兩層AlN層和一層介于所述兩層AlN層之間的AlO層構(gòu)成。在一些實(shí)施方式中，所述基材在其表面上具有銅線圖案，并且所述AlN基膜沉積在銅線圖案上作為擴(kuò)散阻擋膜或蝕刻停止膜。在一些實(shí)施方式中，所述層疊體的總層數(shù)可為2-20、2-10或2-5。

在一些實(shí)施方式中，步驟(i)和步驟(ii)使用相同的用于沉積AlN層和AlO層的含鋁前體。在其它實(shí)施方式中，步驟(i)和步驟(ii)使用不同的用于沉積AlN層和AlO層的含鋁前體。

在一些實(shí)施方式中，所述前體是分子中含有一個(gè)或兩個(gè)烷基和一個(gè)或兩個(gè)烷氧基或烷胺基的一種或多種鋁化合物，其中在其分子中連接到鋁上的基團(tuán)的總數(shù)為3，或包含3個(gè)烷基?；蛘?，鋁化合物可含有炔基和/或烷氧基或烷胺基。在一些實(shí)施方式中，所述鋁化合物是不含鹵素的。在一些實(shí)施方式中，所述前體是至少一種選自下組的鋁化合物：Al(C_xH_y)₂(OC_zH_a)、Al(C_xH_y)(OC_zH_a)₂和Al(C_xH_y)₂(NC_zH_a)，其中x、y、z和a是整數(shù)。在一些實(shí)施方式中，x是2或更大(例如2-5)，y是3或更大(例如3-11)，z是3或更大(例如3-6)，a是5或更大(例如5-13)。通常，鋁化合物包括Al(CH₃)₃(TMA；三甲基鋁)、Al(CH₃)₂(OC₃H₇)、Al(CH₃)(OC₃H₇)₂和Al(CH₃)₂(NC₃H₇)。

在一些實(shí)施方式中，用于沉積AlN單層的反應(yīng)氣體是氮?dú)夂?或氫氣，其能生成氮和/或氫等離子體，并且沒有等離子體時(shí)其不能與所述前體進(jìn)行熱反應(yīng)。在一些實(shí)施方式中，用于沉積AlO單層的反應(yīng)氣體是氧氣或含氧氣體例如臭氧、氧化氮(N₂O)等，其能生成氧等離子體，并且沒有等離子體時(shí)其不能與所述前體進(jìn)行熱反應(yīng)。

在一些實(shí)施方式中，使用載氣和/或稀釋氣體，其是選自稀有氣體，例如Ar、He、Kr和Xe的至少一種氣體。

在一些實(shí)施方式中，在步驟(a)和/或(b)中，在每個(gè)包括以下步驟的過程循環(huán)中形成一個(gè)單層：以一個(gè)脈沖的方式將前體輸送到反應(yīng)空間中并對(duì)所述反應(yīng)空間施加RF功率，其中所述反應(yīng)氣持續(xù)流動(dòng)通過所述前體輸送和RF功率施加。

圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的PEALD過程順序。在本文中，每列的寬度并不一定表示實(shí)際的時(shí)間長(zhǎng)度，每行中線的上升水平線表示開啟狀態(tài)，其中每行中線的底部的水平線表示關(guān)閉狀態(tài)。在該P(yáng)EALD過程中，過程循環(huán)包括AlN沉積循環(huán)和AlO沉積循環(huán)。AlN沉積循環(huán)包括按照以下順序的步驟：向反應(yīng)區(qū)域中供給前體A、吹掃所述反應(yīng)區(qū)域、向反應(yīng)區(qū)域施加RF功率和吹掃反應(yīng)區(qū)域，其中在整個(gè)沉積循環(huán)步驟中持續(xù)向反應(yīng)區(qū)域中供應(yīng)吹掃氣體/載氣，并且在整個(gè)沉積循環(huán)步驟中持續(xù)向反應(yīng)區(qū)域供應(yīng)用于沉積的反應(yīng)氣體C。在AlN沉積循環(huán)中，根據(jù)目標(biāo)組成和AlN膜的質(zhì)量，供給前體A、吹掃反應(yīng)區(qū)域、向所述反應(yīng)區(qū)域施加RF功率和吹掃反應(yīng)區(qū)域的步驟可重復(fù)p次(p是5-100的整數(shù)，通常為8-50)，但是重復(fù)并不是必需的。

在AlN沉積循環(huán)之后繼續(xù)進(jìn)行AlO沉積循環(huán)。AlN沉積循環(huán)包括按照以下順序的步驟：向反應(yīng)區(qū)域中供給前體A、吹掃所述反應(yīng)區(qū)域、向反應(yīng)區(qū)域施加RF功率和吹掃反應(yīng)區(qū)域，其中在整個(gè)沉積循環(huán)步驟中持續(xù)向反應(yīng)區(qū)域中供應(yīng)吹掃氣體/載氣，并且在整個(gè)沉積循環(huán)步驟中持續(xù)向反應(yīng)區(qū)域供應(yīng)用于沉積的反應(yīng)氣體D。在AlO沉積循環(huán)中，根據(jù)目標(biāo)組成和AlO膜的質(zhì)量，供給前體A、吹掃反應(yīng)區(qū)域、向所述反應(yīng)區(qū)域施加RF功率和吹掃反應(yīng)區(qū)域的步驟可重復(fù)q次(q是3-50的整數(shù)，通常為5-20)，但是重復(fù)并不是必需的。

在本文中，詞語“持續(xù)地”是指以下情況中至少一種：作為原位過程，不破壞真空、不暴露于空氣、不打開室，在順序中的步驟則不被打擾，并且根據(jù)實(shí)施方式不改變主要的過程條件。在一些實(shí)施方式中，輔助步驟，例如步驟之間的延緩或其它不重要的或非實(shí)質(zhì)性的步驟在本文中并沒有被計(jì)算入步驟，因此詞語“持續(xù)地”并不排除中間的輔助步驟。

在上文中，AlN沉積循環(huán)可在AlO沉積循環(huán)之后進(jìn)行，所述沉積可以AlO沉積循環(huán)開始，替代AlN沉積循環(huán)。在任何情況中。AlN沉積循環(huán)和AlO沉積循環(huán)是交替進(jìn)行的，其中在每個(gè)相應(yīng)循環(huán)中“p”和“q”可以是不同的。在一些實(shí)施方式中，控制“p”和“q”以及各個(gè)AlN膜和AlO膜的數(shù)量(數(shù)值)從而AlN膜的總厚度比AlO膜的總厚度大。此外，在AlN沉積循環(huán)和AlO沉積循環(huán)中前體A不需要相同，可以不同，但是優(yōu)選使用相同的前體。同樣，可通過作為單一混合物氣體供應(yīng)或分別供應(yīng)的方式來使用兩種或更多種前體。

在圖2中說明的順序中，使用持續(xù)供應(yīng)的載氣以一個(gè)脈沖的形式供應(yīng)前體。這可使用流動(dòng)-通過系統(tǒng)(FPS)完成，其中提供含有具有前體儲(chǔ)器(瓶)的迂回管線的載氣管線，所述主要管線和所述迂回管線是可以切換的，其中當(dāng)只有載氣要被輸送到反應(yīng)室時(shí)，關(guān)閉迂回管線，而當(dāng)載氣和前體氣體都要被輸送到反應(yīng)室時(shí)，關(guān)閉主管線，載氣流動(dòng)通過迂回管線并且與前體氣體一起從所述瓶流出。以該方式，載氣可持續(xù)流動(dòng)進(jìn)入反應(yīng)室中，并可通過切換主管線和迂回管線以脈沖的形式攜帶前體氣體。圖1B說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的使用流動(dòng)-通過系統(tǒng)(FPS)的前體供應(yīng)系統(tǒng)(黑色閥說明該閥是關(guān)閉的)。如在圖1B中的(a)所示，當(dāng)向反應(yīng)室(未顯示)中輸送前體時(shí)，首先，載氣，例如Ar(或He)流動(dòng)通過具有閥b和c的氣體管線，隨后進(jìn)入瓶(儲(chǔ)器)20。所述載氣從瓶20中流出同時(shí)攜帶了與在瓶20內(nèi)部蒸氣壓對(duì)應(yīng)的量的前體氣體，并且流動(dòng)通過具有閥f和e的氣體管線，隨后與所述前體一起被輸送到反應(yīng)室中。在上述情況中，閥a和d是關(guān)閉的。當(dāng)僅向反應(yīng)室中輸送載氣(惰性氣體)時(shí)，如圖1B中的(b)所示，所述載氣流動(dòng)通過具有閥a的氣體管線，同時(shí)繞過瓶20。在上述情況中，閥b、c、e和f是關(guān)閉的。

在一些實(shí)施方式中，AlN和AlO沉積循環(huán)可通過PEALD進(jìn)行，其一個(gè)循環(huán)可在下述表1所示的條件下進(jìn)行。

表1(數(shù)字是近似值的)

可在載氣的協(xié)助下提供前體。由于ALD是自限制的吸附反應(yīng)過程，反應(yīng)性表面位點(diǎn)的數(shù)量決定了沉積的前體分子的數(shù)量，沉積的前體分子的數(shù)量獨(dú)立于飽和后的前體暴露，并且前體的供應(yīng)使得在每個(gè)循環(huán)中反應(yīng)性表面位點(diǎn)都是飽和的。用于沉積的等離子體可原位形成，例如，在整個(gè)沉積循環(huán)中持續(xù)流動(dòng)的氨氣中形成。在其他實(shí)施方式中，所述等離子體可遠(yuǎn)程形成并被提供到反應(yīng)室中。

如上所述，每個(gè)沉積循環(huán)的各個(gè)脈沖或相優(yōu)選是自限制的。在各個(gè)相中供應(yīng)過量的反應(yīng)物以使得易受影響的結(jié)構(gòu)表面飽和。表面飽和保證了反應(yīng)物占據(jù)了所有可用的反應(yīng)性位點(diǎn)(受制于例如物理尺寸或“位阻”限制)并從而保證優(yōu)異的階差覆蓋。在一些實(shí)施方式中，可減少一種或多種反應(yīng)物的脈沖時(shí)間從而不能獲得完全飽和并且少于一層的單層被吸附到基材表面上。

處理循環(huán)可使用任何合適的設(shè)備進(jìn)行，包括例如圖1A中所示的設(shè)備。圖1A是PEALD設(shè)備的示意圖，理想的是與程序化的控制相連以進(jìn)行下述工藝順序，可用于本發(fā)明的一些實(shí)施方式中。在該圖中，通過提供平行放置的一對(duì)導(dǎo)電平板電極4、2并且兩者在反應(yīng)室3的內(nèi)部腔11(反應(yīng)區(qū)域)中相對(duì)，對(duì)一側(cè)施加HRF功率(13.56MHz或27MHz)20并將另一側(cè)12電接地，而在電極之間激發(fā)等離子體。在較低平臺(tái)2(較低的電極)提供溫度調(diào)節(jié)器，將設(shè)置其上的基材1的溫度保持恒定在給定的溫度。較高電極4也用作噴淋板，分別通過氣體管線21和氣體管線22并通過噴淋板4將反應(yīng)氣體(和惰性氣體)和前體氣體引入到反應(yīng)室3中。此外，在反應(yīng)室3中，提供帶有排氣管線7的環(huán)狀輸送管13，反應(yīng)室3內(nèi)部腔11中的氣體通過所示環(huán)狀輸送管13排放。此外，設(shè)置在反應(yīng)室3下方的轉(zhuǎn)移室5具有密封氣體管線24以通過轉(zhuǎn)移室5的內(nèi)部腔16(轉(zhuǎn)移區(qū)域)將密封氣體引入到反應(yīng)室3的內(nèi)部11中，其中提供用于分隔反應(yīng)區(qū)域和轉(zhuǎn)移區(qū)域的分隔板14(該圖中省略了閘門閥，通過該閘門閥將晶片轉(zhuǎn)移進(jìn)入或轉(zhuǎn)移出轉(zhuǎn)移室5)。所述轉(zhuǎn)移室還具有排氣管線6。在一些實(shí)施方式中，多元素膜的沉積和表面處理在同一室中進(jìn)行，從而所有步驟可持續(xù)進(jìn)行而不需要將基材暴露于空氣或其它含氧氣氛中。在一些實(shí)施方式中，遠(yuǎn)程等離子體單元可用于激發(fā)氣體。

在一些實(shí)施方式中，在圖1A中所示的設(shè)備中，圖1B中顯示的用于切換非活性氣體流和前體氣體流的系統(tǒng)(之前描述過)可用于以脈沖形式引入前體氣體而不會(huì)造成反應(yīng)室壓力的顯著波動(dòng)。

在一些實(shí)施方式中，可使用雙室反應(yīng)器(相互之間緊密設(shè)置的用于處理晶片的兩個(gè)部分或隔室)，其中反應(yīng)氣體和惰性氣體可通過共用的管線供應(yīng)，而前體氣體通過非共用的管線供應(yīng)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，所述設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)程序化的控制器(未顯示)或者所述控制器以其他方式設(shè)置成能進(jìn)行本文其它部分所述的沉積和反應(yīng)器清潔處理。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，所述控制器與各種動(dòng)力源、加熱系統(tǒng)、泵、機(jī)器人和氣體流控制器或反應(yīng)器的閥連接。

參考以下工作實(shí)施例進(jìn)一步解釋本發(fā)明。不過，所述實(shí)施例并不是為了限制本發(fā)明。在實(shí)施例中，當(dāng)沒有說明條件和/或結(jié)構(gòu)時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可從本發(fā)明的角度出發(fā)，按常規(guī)試驗(yàn)容易地提供所述條件和/或結(jié)構(gòu)。同樣，在一些實(shí)施方式中，具體實(shí)施例中應(yīng)用的數(shù)字可在至少±50％的范圍內(nèi)修改，并且所述數(shù)字是近似值。

實(shí)施例

通過PEALD在Si基材(Ф300mm)上形成氮化鋁/氧化鋁膜，如圖2所示在下表2所示的條件下使用圖1A所示的PEALD設(shè)備(包括圖1B所示的改進(jìn)方案)進(jìn)行一個(gè)循環(huán)。在各個(gè)實(shí)施例(實(shí)施例a-k)中各AlN和AlO循環(huán)的數(shù)量如表3所示。在實(shí)施例中，將TMA(三甲基鋁)用作前體。

表2(數(shù)字是近似值的)

表3

圖5a至圖5d說明了在實(shí)施例h(圖5a)、i(圖5b)、j(圖5c)和k(圖5d)中使用的層結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例h(圖5a)中，在基材60上，以AlN膜和AlO膜的順序沉積，AlN膜51的厚度為2.5nm，AlO膜52厚度為0.5nm。在實(shí)施例i(圖5b)中，在基材60上，以AlN膜和AlO膜的順序沉積，AlN膜53的厚度為2.5nm，AlO膜54厚度為1.0nm。在實(shí)施例j(圖5c)中，在基材60上，以第一AlN膜、AlO膜和第二AlN膜的順序沉積，第一AlN膜55的厚度為2.5nm，AlO膜56的厚度為0.5nm，第二AlN膜57的厚度為0.5nm。在實(shí)施例k(圖5d)中，在基材60上，以第一AlN膜、AlO膜和第二AlN膜的順序沉積，第一AlN膜58的厚度為1.5nm，AlO膜59的厚度為1.0nm，第二AlN膜50的厚度為0.5nm。

通過漏電流對(duì)得到的膜進(jìn)行分析。結(jié)果在圖3和4中顯示。如圖3所示，當(dāng)AlN膜的厚度為20-40nm(實(shí)施例d，e)，漏電流沒有顯著增加。不過，當(dāng)AlN膜的厚度薄至10nm(實(shí)施例c)時(shí)，漏電流開始增加。當(dāng)AlN膜的厚度薄至3-5nm(實(shí)施例a、b)時(shí)，漏電流顯著增加，特別是當(dāng)厚度為3nm(實(shí)施例a)時(shí)。

圖4顯示了實(shí)施例f-k，其中將各膜的總厚度控制在3nm。如圖4所示，當(dāng)AlN膜單獨(dú)使用時(shí)(實(shí)施例f)，與單獨(dú)使用AlO膜時(shí)(實(shí)施例g)相比，顯著增加了漏電流。雖然AlO膜具有良好的漏電流，但AlO膜不能在下方層(例如銅線圖案)易于氧化的應(yīng)用中使用。當(dāng)層疊體由2.5nm的AlN膜和0.5nm的AlO膜構(gòu)成時(shí)(實(shí)施例h)，略微改善漏電流；不過，當(dāng)層疊體由2.0nm的第一AlN膜、0.5nm的AlO膜和第二AlN膜構(gòu)成時(shí)(實(shí)施例i)，顯著改善了漏電流，雖然AlO膜的厚度是相同的(0.5nm)，并且所述層疊體的總厚度相同(3nm)。這表明，與僅有一個(gè)界面(實(shí)施例h)相比，通過在AlN膜之間插入AlO膜，即通過提供兩個(gè)界面(實(shí)施例i)，氧擴(kuò)散和氮/氫擴(kuò)散更多地通過界面進(jìn)行，從而改善了漏電流。與AlO膜厚度為0.5nm而沒有第二AlN膜的層疊體(實(shí)施例h)的漏電流相比，當(dāng)AlO膜的厚度增加至1.0nm而沒有第二AlN膜時(shí)(實(shí)施例j)，改善了漏電流。不過，因?yàn)閷?shí)施例j的層疊體沒有第二AlN膜，雖然AlO膜的厚度是實(shí)施例i的AlO膜的厚度的兩倍，但其漏電流不如實(shí)施例i中具有第二AlN膜的漏電流好。當(dāng)AlO膜的厚度為1.0nm并具有第二AlN膜時(shí)(實(shí)施例k)，最顯著改善了漏電流。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可進(jìn)行大量和各種改進(jìn)而不背離本發(fā)明的精神。因此，應(yīng)清楚地理解，本發(fā)明的形式僅用于說明而不是為了限制本發(fā)明的范圍。