一种氮化钛薄膜的形成方法及炉管技术

本发明专利技术公开了一种氮化钛薄膜的形成方法及炉管，所述形成方法包括：提供一反应腔，将基片置于所述反应腔内；向所述反应腔内通入反应气体，所述反应气体包括含钛反应气体

【技术实现步骤摘要】
一种氮化钛薄膜的形成方法及炉管


[0001]本专利技术涉及薄膜沉积领域，具体涉及一种氮化钛薄膜的形成方法及炉管
。

技术介绍

[0002]氮化钛
(TiN)
薄膜是芯片制备过程中必不可少的薄膜材料，可以作为阻挡层
(barrier)、
功函数调节层
(work function metal)
和电容电极板等等
。
如何获得均匀稳定的氮化钛薄膜对芯片制备至关重要
。
颗粒物是影响薄膜性能的重要潜在风险源且现有的芯片装载量和沉积速率限制了氮化钛薄膜的使用场景和使用效率
。
这些因素都影响了氮化钛薄膜的性能
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种氮化钛薄膜的形成方法，该方法运用了新的技术路线，得到的氮化钛薄膜中含
Cl
颗粒物的含量大幅降低，且具有更高的反应活性和沉积速率
。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种氮化钛薄膜的形成方法，包括：
[0005]提供一反应腔，将基片置于所述反应腔内；
[0006]向所述反应腔内通入反应气体，所述反应气体包括含钛反应气体
、
含氢反应气体和氮气，所述含钛反应气体为所述氮化钛薄膜提供钛源，氮气为所述氮化钛薄膜提供氮源；
[0007]向所述反应腔内通入吹扫气体；
[0008]所述反应气体和所述吹扫气体交替通入，直至所述氮化钛薄膜的沉积厚度达到要求/>。
[0009]可选地，所述含钛反应气体为四氯化钛，所述含氢反应气体为氢气
。
[0010]可选地，所述含氢反应气体和氮气同时通入，所述含钛反应气体与所述含氢反应气体和氮气交替通入
。
[0011]可选地，所述吹扫气体在所述含钛反应气体之前或之后通入；所述吹扫气体还在所述含氢反应气体和氮气之前或之后通入
。
[0012]可选地，通入所述反应气体时，所述反应腔内的温度为
100℃
‑
400℃。
[0013]可选地，还包括将所述含氢反应气体和氮气活化的步骤
。
[0014]本专利技术还提供了一种炉管，包括：
[0015]反应腔，所述反应腔内放置用于承载基片的晶舟；
[0016]气体注入管路，包括至少两个第一气体注入管路和至少两个第二气体注入管路，所述含钛反应气体由所述第一气体注入管路通入所述反应腔；所述含氢反应气体和氮气由所述第二气体注入管路通入所述反应腔；
[0017]控制装置，用于执行上述的形成方法
。
[0018]可选地，所述气体注入管路环绕所述基片均匀设置，所述第一气体注入管路和所述第二气体注入管路相对设置
。
[0019]可选地，所述反应腔内设有
RF
发生器，至少使所述第二气体注入管路注入所述反
应腔内的气体被活化
。
[0020]可选地，所述晶舟上设有供所述基片插入的基片槽，所述基片槽设有
50
‑
150
个
。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022](1)
本专利技术提供了一种氮化钛薄膜的形成方法，以含钛反应气体
、
含氢反应气体和氮气作为反应气体，由所述含钛反应气体为所述氮化钛薄膜提供钛源，氮气为所述氮化钛薄膜提供氮源，由于反应气体中不含有氨气，且反应气体均不与氯化氢反应，故产物中的氯化氢能够迅速以气态形式从氮化钛薄膜中逸出，降低了含
Cl
元素的杂质在薄膜中的含量，能够得到性能稳定的氮化钛薄膜
。
[0023](2)
本专利技术的氢气和氮气均经
RF
发生器活化，能够提高反应活性，并拓宽了反应的工艺窗口，使该反应能够在低于
300℃
的条件下进行，有效降低了反应温度
。
[0024](3)
本专利技术的炉管装置采用至少四个气体注入管路，从基片的不同方向向基片通入沉积气体，且每个气体注入管路上均设有若干个气孔，能够提高沉积速率，并保证沉积的均匀性，使炉管内的基片装载数量达到
150
片
。
附图说明
[0025]图1为本专利技术氮化钛薄膜形成方法的流程图
。
[0026]图2为本专利技术的炉管结构
(
不含
RF
发生器
)
示意图
。
[0027]图3为本专利技术的炉管结构
(
包含
RF
发生器
)
示意图
。
[0028]图4为本专利技术的炉管立体图
。
[0029]图5为本专利技术的炉管俯视图
。
[0030]图6为本专利技术实施例1的氮化钛薄膜形成方法的流程图
。
[0031]图7为实施例
1、
实施例2和对比例形成的氮化钛薄膜中的
Cl
原子含量示意图
。
[0032]图中，1‑
第一气体注入管路，2‑
第二气体注入管路，3‑
反应腔，4‑
气孔，5‑
晶舟，6‑
RF
发生器
。
具体实施方式
[0033]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0034]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“垂直”“水平”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位
、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制
。
此外，术语“第一”“第二”“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
。
[0035]氮化钛
(TiN)
薄膜是芯片制备过程中必不可少的薄膜材料，如式
(1)
所示，现有炉管技术以四氯化钛
(TiCl4)
作为氮化钛薄膜的
Ti
源，以氨气
(NH3)
作为氮化钛薄膜的
N
源，在炉管中向基片沉积氮化钛薄膜
。
[0036]TiCl4+NH3→
TiN+ HCl
ꢀꢀꢀ
(1)
[0037]沉积氮化钛薄膜时，炉管反应腔内的温度超过
300℃
，理论上，氯化氢
(HCl)
在高温
下能够以气态形式从薄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氮化钛薄膜的形成方法，其特征在于，包括：提供一反应腔，将基片置于所述反应腔内；向所述反应腔内通入反应气体，所述反应气体包括含钛反应气体
、
含氢反应气体和氮气，所述含钛反应气体为所述氮化钛薄膜提供钛源，氮气为所述氮化钛薄膜提供氮源；向所述反应腔内通入吹扫气体；所述反应气体和所述吹扫气体交替通入，直至所述氮化钛薄膜的沉积厚度达到要求
。2.
如权利要求1所述的氮化钛薄膜的形成方法，其特征在于，所述含钛反应气体为四氯化钛，所述含氢反应气体为氢气
。3.
如权利要求1所述的氮化钛薄膜的形成方法，其特征在于，所述含氢反应气体和氮气同时通入，所述含钛反应气体与所述含氢反应气体和氮气交替通入
。4.
如权利要求3所述的氮化钛薄膜的形成方法，其特征在于，所述吹扫气体在所述含钛反应气体之前或之后通入；所述吹扫气体还在所述含氢反应气体和氮气之前或之后通入
。5.
如权利要求1所述的氮化钛薄膜的形成方法，其特征在于，通入所述反应气体时，所述反应腔内的温度为
100℃
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：钟伟峰，
申请(专利权)人：芯恺半导体设备徐州有限责任公司，
类型：发明
国别省市：