[发明专利]氮化钛薄膜沉积方法

说明书

本发明提供一种氮化钛薄膜沉积方法，包括：向反应腔室通入工艺气体；向含钛靶材施加直流功率，以激发所述工艺气体形成等离子体，轰击所述含钛靶材，并在晶片上沉积形成氮化钛薄膜；其中，所述工艺气体包括氮气和惰性气体，所述直流功率与所述氮气的流量的比例为一个固定值。应用本发明，可提高含钛靶材原子的离化率，使含钛靶材离子以一定的速度向晶片运动，达到轰击薄膜表面的作用，从而抑制薄膜的立方生长晶向，促进薄膜的斜方生长晶向，继而改变了薄膜物质的内部结构，减少薄膜内部缺陷，可以获得电阻率更低的膜层。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体地，涉及一种氮化钛薄膜沉积方法。

背景技术

氮化钛(TiN)薄膜作为一种多功能材料，在集成电路制程中的扩散阻挡层、局部互连等工艺中得到了广泛的应用。由于采用磁控溅射技术制备氮化钛具有较高的沉积速率、良好的薄膜均匀性、污染少及产能高等优势，而成为集成电路金属化制程中最常用的物理气相沉积方法(PVD)之一。且随着氮化钛薄膜的关键尺寸变小，沟槽的深宽比越来越大，对氮化钛材料的刻蚀选择性、电阻率及致密性等提出了更高的要求。

传统的低温(或常温)磁控溅射技术(通常为靶材施加直流电压)的工艺窗口较小，局限性日益突出，氮化钛薄膜电阻率高，降低了膜层及器件的电学性能。现有技术中，为提高氮化钛薄膜的电阻率，在传统磁控溅射技术，采用高温基座，并为高温基座增加bias RF，以制备电阻率较低的氮化钛薄膜，但是此种方法是通过改变薄膜的表面质量提高薄膜的电阻率，其电阻率提高的有限，还不能达到高要求的刻蚀条件；且设备结构及工艺过程复杂，设备成本较高不利于产业化需求。

因此，亟待寻找一种工艺过程简单、低电阻率的氮化钛制备工艺。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种氮化钛薄膜沉积方法。

为实现本发明的目的而提供一种氮化钛薄膜沉积方法，包括：

向反应腔室通入工艺气体；

向含钛靶材施加直流功率，以激发所述工艺气体形成等离子体，轰击所述含钛靶材，并在晶片上沉积形成氮化钛薄膜；

其中，所述工艺气体包括氮气和惰性气体，所述直流功率与所述氮气的流量的比例为一个固定值。

可选地，所述固定值为6kw：40sccm。

可选地，所述氮气的流量的取值范围为40sccm～80sccm。

可选地，所述直流功率的取值范围为于6kw～12kw。

可选地，所述含钛靶材与所述晶片之间的距离大于200毫米，且小于等于400毫米。

可选地，所述向含钛靶材施加直流功率，以激发所述工艺气体形成等离子体，轰击所述含钛靶材，并在晶片上沉积形成氮化钛薄膜，包括：

采用预定尺寸的磁控管，使所述等离子体轰击所述含钛靶材时产生钛离子，所述钛离子在氮化钛薄膜沉积过程中持续轰击所述氮化钛薄膜。

可选地，所述含钛靶材的面积与所述磁控管的面积的比值范围为8～9。

可选地，所述氮气和所述惰性气体的流量比的取值范围为4～8。

可选地，所述惰性气体为氩气。

本发明具有以下有益效果：