一種以氨基鈦為鈦源的Al/Ti薄膜原子層沉積方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種利用原子層沉積技術制備Al/Ti薄膜的方法，該方法W氨基鐵作 為沉積Al/Ti薄膜的鐵源，反應溫和，成膜性能優良。本發明屬于半導體領域，具體設及到 一種半導體材料表面薄膜的制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著半導體技術的快速發展，器件的制作工藝與技術也發生了變革，薄膜越來越 多地被應用，如Al/Ti膜、Ge膜、化膜、SiN、A1N等，其中，Al/Ti薄膜廣泛地應用于目前和 新興的半導體器件制作中，尤其在集成電路、防護涂層裁剪等技術中扮演著重要的角色。目 前，Al/Ti薄膜制作技術也不斷改進，常用的薄膜沉積方法是化學氣相沉積（CVD)技術，或 者采取一些增強手段如氨離子增強型氣相沉積（PECVD)，將沉積溫度降低到400°C左右。該 些方法雖然較傳統技術相比有許多優勢，但是原子層沉積（ALD)技術在一些領域有著更大 的優勢。
[0003] 在ALD工藝技術中，前驅體的性質至關重要。要求其在較高的溫度（沉積溫度）下 依然應有較高的熱穩定性W避免自身的熱分解而導致CVD過程的出現，同時與另一種源具 有合適的反應性，不能過于活潑或者遲純，W便沉積成膜。在沉積Al/Ti膜的過程中，主要 設及的鐵源是金屬面化物，如TiCl4、Ti化4、Til4等，該些鐵源在特定的手段中可W將沉積薄 膜的溫度降低至500°C左右。相繼的，一些專利如US20140017408A1公開了 W金屬面化鐵為 鐵源，利用ALD技術沉積Al/Ti膜，雖然得到了一定厚度的薄膜，但是仍然存在一些問題：
[0004] (1)由于此類鐵源過于活潑，在ALD沉積技術中，很容易發生自身的分解，即CVD過 程發生；
[0005] (2)此類鐵源在ALD沉積過程中，所需沉積溫度較高，對設備要求高；
[0006] (3)得到的薄膜有可能會因副產物未清除干凈而吸水，影響薄膜的性能。
【發明內容】
[0007] 本發明是為了克服上述現有技術存在的缺點提出的，其所解決的技術問題是提供 一種利用原子層沉積技術制備Al/Ti薄膜的方法，該方法W氨基鐵作為沉積Al/Ti薄膜的 鐵源，沉積溫度低，反應溫和，成膜性能優良。
[000引本發明提供了一種W氨基鐵為鐵源的Al/Ti薄膜原子層沉積方法，其特征在于， 包括W下步驟：
[0009] (1)將沉積薄膜的襯底晶片進行前處理：采用98%恥〇4和30% H 202混合液進行 清洗，而后用超純水漂洗，馬吹干，循環清洗次數為3~7次；
[0010] (2)在手套箱中精確稱取烷基侶作為沉積侶源，氨基鐵作為沉積鐵源，將沉積系統 用氮氣進行吹洗處理，吹洗時間為1~化，氮氣流量為140~150mL/min，驅除盡體系中的 空氣和水分；
[0011] (3)將步驟（2)中稱量好的烷基侶和氨基鐵W及步驟（1)中清洗后的襯底于氮氣 保護下放入沉積薄膜系統中，W 5°C /min將烷基侶和氨基鐵升溫，襯底W l〇°C /min升溫， 進行循環沉積，結束后將系統降至室溫，取出襯底，得到Al/Ti薄膜。
[0012] 進一步的，所述襯底選自娃片、二氧化娃、絕緣娃、應變娃、碳滲雜改性的二氧化 娃、碳化娃、金屬氮化物、氮化娃、錯、藍寶石、神化嫁、金屬合金、半導體晶片，襯底的電阻率 為 0. 01 ~0. 04 Q cm。
[001引進一步的，所述氨基鐵中氨基選自N (邸3) 2，N (邸2邸3) 2，N [CH (邸3) 2] 2，N [C (邸3) 3] 2， N[Si(CH3)3]2，N[SiH(CH3)2]2。
[0014] 進一步的，所述烷基侶選自S甲基侶、S甲胺侶燒、二甲基氨化侶、二甲基環己胺 侶燒、四氨化咯氨化侶、二己基氨化侶、甲基氨化侶、二甲基己胺侶燒、甲基化咯燒氨化侶、 二甲基化咯燒氨化侶。
[001引進一步的，所述步驟（1)中，清洗混合溶液中98% H2SO4和30% H 2化的體積比為 7. 0:2. 0 ~5. 0。
[0016] 進一步的，所述步驟（2)中，沉積源烷基侶與氨基鐵的摩爾比例為2. 0:0. 5~2. 0。
[0017] 進一步的，所述步驟（3)中，沉積過程總壓力維持在1. 5~3. 2X 10中a,氮氣流量 為 100 ~130血/min。
[0018] 進一步的，所述步驟（3)中，加熱烷基侶和氨基鐵至35~60°C，襯底加熱至125~ 140 °C。
[0019] 進一步的，所述步驟（3)中，沉積循環次數為180~220次。
[0020] 本發明的有益效果包括：
[0021] (1) W氨基鐵為鐵源沉積Al/Ti薄膜，在沉積過程中性質較為穩定，不易自身分 解；
[0022] (2)沉積溫度較低，不超過200°C，降低成膜難度；
[002引 做成膜性能優良，W實施例一中制備的Al/Ti薄膜1#的掃描電鏡（SEM)圖和超 景深S維顯微鏡圖片為例，成膜均勻且致密。
【附圖說明】
[0024] W下參照附圖來詳細說明本發明的技術方案，其中：
[002引圖1示出了 W實施例一中制備的Al/Ti薄膜1#的掃描電鏡（SEM)圖。
[0026] 圖2示出了 W實施例一中制備的Al/Ti薄膜1#的超景深S維顯微鏡圖片。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合具體實施例W及附圖對本發明作進一步說明。
[002引如上所述的一種利用原子層沉積技術制備Al/Ti薄膜的方法，該方法W氨基鐵作 為沉積Al/Ti薄膜的鐵源，反應溫和，沉積溫度低，成膜性能優良，促進了半導體器件制作 工藝的發展。
[0029] 本發明提供了一種W氨基鐵為鐵源的Al/Ti薄膜原子層沉積方法，該方法中A1/ Ti薄膜的沉積按照W下方程式進行：
[0030] 3Ti(NR")4+4AlR 一 3Ti+4Al(NR" )3+4R' (1) 閨]AIR' - A1+R' (2)
[00對其中；R"表示氨原子、Cl~C6烷基、C2~巧鏈締基、C3~CIO環烷基或一SUR0)3， 其中R。為Cl~C6烷基；R'除了表示上述基團之外，還可W表示NR 1，其中Ri還可W表示 C1~C6烷基、C2~巧鏈締基、C3~CIO環烷基。
[0033] 利用上述沉積原理，本發明提供了一種W氨基鐵為鐵源的Al/Ti薄膜原子層 沉積方法，并對本發明已經做了 一些具體實驗。下面W Ti陽(邸3) 2] 4、Ti陽(邸2邸3) 2] 4、 Ti {N腳畑3) 2] 2} 4、Ti {N [C畑3) 3] 2} 4做鐵源，甲胺侶燒、二甲基己胺侶燒、二己基氨化 侶及甲基氨化侶作為侶源，通過原子層沉積技術制備Al/Ti薄膜為例，對本發明做進一步 的闡述。
[0034] 實施例一；一種W氨基鐵為鐵源的Al/Ti薄膜原子層沉積方法，包括W下步驟：
[003引 （1)將沉積薄膜的襯底晶片進行前處理；選擇電阻率為0.01 Q cm的襯底，采用 98 % H2SO4和30 % H 2化混合液進行清洗，兩者的體積比為7. 0:2. 0，而后用超純水漂洗，N 2吹 干，循環清洗次數為3次；
[0036] (2)在手套箱中精確稱取S甲胺侶燒作為沉積侶源，Ti [N(CH3)2]4作為沉積鐵源， 兩者摩爾比為2. 0:0. 5,將沉積系統用氮氣進行吹洗處理，吹洗時間為比，氮氣流量為 140mL/min，驅除盡體系中的空氣和水分；
[0037] 做將步驟似中稱量好的立甲胺侶燒和Ti[N(CH3)2]4W及步驟（1)中清洗后 的襯底于氮氣保護下放入沉積薄膜系統中，總壓力維持在1. 5X10中a,氮氣流量為lOOmL/ min, W 5°C /min將烷基侶和氨基鐵升溫至35°C，襯底W l〇°C /min升溫至125°C，沉積循環 次數為180次，結束沉積，將系統降至室溫后，取出襯底，得到Al/Ti薄膜，并通過SEM記錄 其成膜情況，記為1#。<