[發(fā)明專利]形成具有(200)晶體織構的氮化鈦膜的方法

在審

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• 申請日: 2019-07-26
• 公開（公告）號: CN110777363A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 坎達巴拉·N·塔皮利
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創(chuàng)株式會社
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/34;H01L21/285;H01L29/51
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

本申請設計形成具有(200)晶體織構的氮化鈦膜的方法，描述了基底加工方法，其用于形成可以用于超導金屬化或功函數調整應用的氮化鈦材料。所述基底處理方法包括：通過氣相沉積在基底上沉積至少一個單層的第一氮化鈦膜，以及用等離子體激發(fā)的含氫氣體處理第一氮化鈦膜，其中所述第一氮化鈦膜是多晶的并且所述處理使第一氮化鈦膜的(200)晶體織構增加。所述方法還包括：通過氣相沉積在經處理的至少一個單層的第一氮化鈦膜上沉積至少一個單層的第二氮化鈦膜，以及用等離子體激發(fā)的含氫氣體處理至少一個單層的第二氮化鈦膜。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2018年7月26日提交的題為“Method for Forming TitaniumNitride Films with(200)Crystallographic Texture”的美國臨時專利申請第62/703,701號的優(yōu)先權，其公開內容通過引用整體明確地并入本文。

技術領域

本發(fā)明的實施方案屬于半導體處理領域，并且特別地，描述了形成主要具有(200)晶體織構(crystallographic texture)的氮化鈦膜的方法。例如，氮化鈦膜可以用于超導和功函數調節(jié)應用。

背景技術

諸如人工智能(AI)、物聯(lián)網(IOT)、大數據等的新技術需要越來越大的計算能力，因此正在開發(fā)若干創(chuàng)新性的計算技術。例如，量子計算正在成為領先的計算創(chuàng)新之一。量子計算需要包括超導金屬化的微電子電路，并且需要用于沉積超導材料的新方法。

數十年來，氮化鈦(TiN)是因其硬度而聞名并且已在許多工業(yè)中用作耐磨涂層的耐火材料。此外，TiN已經作為擴散阻擋材料和導電電極材料用于半導體器件中。已知TiN在微波頻率下具有低損耗，這使得可以在許多新興的量子器件結構中使用。TiN是塊體T_c(bulk T_c)為6.0K的超導體，因此是用于量子計算的有吸引力的材料。

已經通過許多方法來生長TiN薄膜，包括原子層沉積(atomic layer deposition，ALD)、脈沖層沉積(pulsed layer deposition，PLD)和化學氣相沉積(chemical vapordeposition，CVD)，但是用于生長低損耗量子電路用TiN薄膜的最常用方法是其中使用Ar/N₂等離子體來濺射鈦靶的反應濺射(例如，磁控濺射)。然而，需要新的方法來沉積例如用于超導和功函數調節(jié)應用的具有優(yōu)選晶體織構的TiN薄膜。

發(fā)明內容

描述了基底處理方法，其用于形成可以用于超導金屬化或功函數調整應用的氮化鈦材料。所述基底處理方法包括：通過氣相沉積在基底上沉積至少一個單層的第一氮化鈦膜，以及用等離子體激發(fā)的含氫氣體處理第一氮化鈦膜，其中所述第一氮化鈦膜是多晶的并且所述處理使第一氮化鈦膜的(200)晶體織構增加。所述方法還包括：通過氣相沉積在經處理的至少一個單層的第一氮化鈦膜上沉積至少一個單層的第二氮化鈦膜，以及用等離子體激發(fā)的含氫氣體處理至少一個單層的第二氮化鈦膜。

描述了半導體器件，其包括通過氣相沉積形成并且主要具有(200)晶體織構的氮化鈦膜。

附圖說明

包括在本說明書中并構成其一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施方案，并且與以上給出的本發(fā)明的一般描述和以下給出的詳細描述一起用于說明本發(fā)明。

圖1示出了根據本發(fā)明的一個實施方案的用于形成TiN膜的工序(processsequence)；

圖2示出了根據本發(fā)明的一個實施方案的TiN膜的X射線衍射(XRD)圖譜；

圖3是根據本發(fā)明的一個實施方案的配置用于形成TiN膜的沉積系統(tǒng)的示意性俯視圖；

圖4是根據本發(fā)明的一個實施方案的用于處理TiN膜的包括微波等離子體源的等離子體處理系統(tǒng)的示意圖；