[发明专利]一种沉积氮化钛薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种沉积氮化钛薄膜 的方法。

背景技术

目前，三维数据型存储技术(3D-NAND)以其小体积、大容量为 出发点，将储存单元采用三维模式层层堆叠的高度集成为设计理念， 生产出高单位面积存储密度，高效存储单元性能的的存储器，已经成 为新兴存储器设计和生产的主流工艺。

在此工艺制造过程中，将储存单元采用三维模式层层堆叠的低成 本，高效率的制造工艺，将是其核心制造技术。因为采用储存单元三 维模式层层堆叠的结构，决定了在其生产工艺中将会出现复杂的结构 (例如成“L”型的弯曲结构，超深孔洞的结构)，而这些结构中最 终要形成金属钨的连接，那么作为金属钨的阻挡层氮化钛的沉积将至 关重要。因为为了降低接触电阻，通常需要清除在氮化钛沉积前的结 构上一层氧化物。

因此，如何找到一种低成本的方法来去除氧化物以及沉积形成氮 化钛阻挡层成为本领域技术人员致力于研究的方向。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明公开了一种沉积氮化钛薄膜的方 法，可基于原位清除氮化物工艺，所述方法包括：

步骤S1，提供一待形成氮化钛薄膜的半导体结构，且所述半导 体结构的表面具有一层氧化物；

步骤S2，将所述半导体结构放置在一反应腔体中，并向所述反 应腔体中通入辅助气体和第一体积的四氯化钛(TiCl4)气体，以清 除所述氧化物；

步骤S3，继续向所述反应腔体中通入氨气(NH3)和第二体积 的四氯化钛气体，以在所述半导体结构的表面形成所述氮化钛薄膜；

其中，所述第一体积小于所述第二体积。

上述的沉积氮化钛薄膜的方法，其中，所述方法应用于储存单元 三维模式层层堆叠的结构的制备工艺中。

上述的沉积氮化钛薄膜的方法，其中，所述氮化钛薄膜为金属钨 (W)的阻挡层。

上述的沉积氮化钛薄膜的方法，其中，所述辅助气体为氩气(Ar)。

上述的沉积氮化钛薄膜的方法，其中，所述反应腔体为真空反应 腔体。

上述的沉积氮化钛薄膜的方法，其中，所述反应腔体为具有高温 和等离子体(也可以称之为电浆)的气氛的反应腔体。

上述的沉积氮化钛薄膜的方法，其中，所述步骤S2包括：

步骤S21，将所述半导体结构放置在所述反应腔体中，并向所述 反应腔体中通入辅助气体和第一体积的四氯化钛气体，所述第一体积 的四氯化钛气体在所述高温和等离子体的气氛中分解产生氯离子，所 述氯离子在所述辅助气体的作用下，将所述氧化物予以清除；

步骤S21，采用气泵(pump)将所述步骤S21中产生的反应副产 物从所述反应腔体中抽出。

上述的沉积氮化钛薄膜的方法，其中，所述步骤S3包括：

步骤S31，向所述反应腔体中通入氨气和第二体积的四氯化钛气 体，在所述高温和等离子体的气氛中，所述氨气和第二体积的四氯化 钛气体在所述半导体结构的表面反应生成所述氮化钛薄膜；

步骤S32，采用气泵将所述步骤S31中产生的反应副产物从所述 反应腔体中抽出。

上述的沉积氮化钛薄膜的方法，其中，根据工艺需求设定所述第 一体积和所述第二体积。

上述的沉积氮化钛薄膜的方法，其中，所述氧化物为自然氧化物 (nativeoxide)或金属氧化物(metaloxide)。

上述发明具有如下优点或者有益效果：

本发明公开了一种沉积氮化钛薄膜的方法，通过合理利用氮化钛 层沉积原物料四氯化钛中氯元素具有蚀刻氧化物的特性，在温度和气 流的配合作用下，原位的清除复杂的半导体结构表面的氧化物，再直 接沉积需要的氮化钛薄膜。采用原位的方法，以低成本的优点来完成 复杂结构表面的氧化物清除和氮化钛薄膜的沉积，最终实现晶圆制 造成本的降低，且该方法简单易行，操作可控性强。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发 明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标 记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发 明的主旨。

图1是本发明实施例中沉积氮化钛薄膜的方法流程图。

具体实施方式