| 主权项 |
1.一种形成具有A-B-N结构之金属层之方法,其中经由个别注射反应性金属(A)、防止反应性金属(A)与氮(N)结晶之铝(B)、及氮(N)之脉冲源气体,并使源气体化学吸附至半导体基材,而堆叠多个原子层,藉此方法将源气体以预定次序交替注入,以交替配置原子层,并调整各源气体之注射脉冲的数目,以决定金属层之组成。2.如申请专利范围第1项之方法,其中该反应性金属(A)系选自由钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、锆(Zr)、铪(Hf)、钼(Mo)及铌(Nb)所组成之群之其中一者。3.如申请专利范围第1项之方法,其中该金属层之导电性及电阻系经由调整铝之源气体之注射脉冲之数目而决定。4.如申请专利范围第1项之方法,其中当该金属层为TiAlN层时,在TiAlN层中之Al相对于Ti之含量为10-35%。5.如申请专利范围第1项之方法,其中当该反应性金属(A)为Ti时,Ti之源气体系选自由TiCl4.肆(二甲胺基)钛(TDMAT)、及肆(二乙胺基)钛(TDEAT)所组成之群之其中一者。6.如申请专利范围第1项之方法,其中铝(Al)之源气体系选自由三甲基铝(TMA)、三乙基铝(TEA)、三异丁基铝(TIBA)及AlClx所组成之群之其中一者。7.如申请专利范围第1项之方法,其中氮(N)之源气体系为N2或NH3。8.如申请专利范围第1项之方法,其中自金属层之形成开始至形成结束,连续注入用于冲洗源气体之冲洗用气体。9.如申请专利范围第1项之方法,其中用于冲洗源气体之冲洗用气体系以脉冲注入,以在金属层之形成过程中在源气体之注射脉冲之间注入。10.一种半导体装置,包括:包含在半导体基材中之触孔之绝缘薄膜;形成于触孔底部之导电性材料薄膜;包括形成于触孔中之导电性材料薄膜上之下电极、形成于下电极上之高介电薄膜、及形成于高介电薄膜上之上电极之电容器;及在触孔中之导电性材料薄膜与下电极之间的障壁金属层,此障壁金属层系经形成为A-B-N结构,其中经由交替沉积反应性金属(A)、防止反应性金属(A)与氮(N)结晶之铝(B)、及氮(N),而堆叠多个原子层,其中障壁金属层之组成比系由各原子层之沉积次数而决定。11.如申请专利范围第10项之半导体装置,其中该反应性金属(A)系选自由钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、锆(Zr)、铪(Hf)、钼(Mo)及铌(Nb)所组成之群之其中一者。12.如申请专利范围第10项之半导体装置,其中该障壁金属层之导电性及电阻系由铝之原子层之注射脉冲数目对障壁金属层所使用之注射脉冲之总数所决定。13.如申请专利范围第10项之半导体装置,其中当该障壁金属层系由TiAlN所形成时,障壁金属层之比电阻随Al之组成比的增加而增加。14.如申请专利范围第10项之半导体装置,其中当该障壁金属层系由TiAlN所形成时,Al相对于反应性金属之含量为10-35%。15.一种半导体装置,具有包括形成于半导体基材上之材料薄膜上之下电极、形成于下电极上之高介电薄膜、及形成于高介电薄膜上之上电极之电容器,其中该下电极系经形成为A-B-N结构,其中经由交替及连续沉积反应性金属(A)、防止反应性金属(A)与氮(N)结晶之非晶形结合元素(B)、及氮(N)之原子层,而堆叠多个原子层,其中该下电极之组成系由各原子层之沉积次数所决定。16.如申请专利范围第15项之半导体装置,其中该反应性金属(A)系选自由钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、锆(Zr)、铪(Hf)、钼(Mo)及铌(Nb)所组成之群之其中一者。17.如申请专利范围第15项之半导体装置,其中该防止反应性金属(A)与氮(N)结晶之非晶形结合元素(B)系为矽(Si)或硼(B)。18.如申请专利范围第15项之半导体装置,其中该防止反应性金属(A)与氮(N)结晶之非晶形结合元素(B)系为铝(Al)。19.如申请专利范围第15项之半导体装置,其中该上电极系经形成为A-B-N结构,其中经由交替及连续沉积反应性金属(A)、防止反应性金属(A)与氮(N)结晶之非晶形结合元素(B)、及氮(N)之原子层,而堆叠多个原子层,其中该上电极之组成系由各原子层之沉积次数所决定。20.如申请专利范围第15项之半导体装置,其中该下电极之导电性及电阻系由非晶形结合元素之原子层之沉积次数对下电极所使用之沉积总数之比所决定。21.一种形成金属层之方法,包括下列步骤:经由以预定次序个别注射构成具有A-B-N结构之氮化合物之反应性金属(A)、防止反应性金属(A)与氮(N)结晶之非晶形结合元素(B)、及氮(N)之脉冲源气体,并使源气体化学吸附至半导体基材,同时并调整各源气体之注射脉冲之数目以调整金属层之组成,而形成具有A-B-N结构之金属层;及在金属层上形成氧扩散防止层,因而形成包括多个金属层及多个氧扩散防止层之多重金属层。22.如申请专利范围第21项之方法,其中该氧扩散防止层系经由将金属元素及氧之源气体之脉冲注射交替施加至包括金属层之半导体基材而形成。23.如申请专利范围第21项之方法,其中该氧扩散防止层系经由进行利用原子层沉积在金属层上形成含氧材料层,并将包括金属层及材料层之半导体基材热处理之步骤而形成。24.如申请专利范围第21项之方法,其中该反应性金属(A)系选自由钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、锆(Zr)、铪(Hf)、钼(Mo)及铌(Nb)所组成之群之其中一者。25.如申请专利范围第21项之方法,其中该防止反应性金属(A)与氮(N)结晶之非晶形结合元素(B)系选自由铝(A1)、矽(Si)及硼(B)所组成之群之其中一者。26.如申请专利范围第21项之方法,其中该金属层之导电性及电阻系经由调整非晶形结合元素之源气体之注射脉冲的数目而决定。27.如申请专利范围第21项之方法,其中当该反应性金属(A)为Ti时,Ti之源气体系选自由TiC14.肆(二甲胺基)钛(TDMAT)、及肆(二乙胺基)钛(TDEAT)所组成之群之其中一者。28.如申请专利范围第21项之方法,其中当该防止反应性金属(A)与氮(N)结晶之非晶形结合元素(B)为Al时,铝(Al)之源气体系选自由三甲基铝(TMA)、三乙基铝(TEA)、三异丁基铝(TIBA)及AlClx所组成之群之其中一者。29.如申请专利范围第21项之方法,其中氮(N)之源气体系为N2或NH3。30.如申请专利范围第21项之方法,其中该氧扩散防止层系为氧化铝层。31.一种半导体装置,包括:包含在半导体基材中之触孔之绝缘薄膜;形成于触孔底部之导电性材料薄膜;包括形成于触孔中之导电性材料薄膜上之下电极、形成于下电极上之高介电薄膜、及形成于高介电薄膜上之上电极之电容器;及包含多个金属层及多个氧扩散防止层之障壁金属层;各金属层系形成于触孔中之导电性材料薄膜与下电极之间,该金属层系经形成为A-B-N结构,其中经由交替沉积反应性金属(A)、防止反应性金属(A)与氮(N)结晶之非晶形结合元素(B)、及氮(N),而堆叠多个原子层,其中该金属层之组成比系由各原子层之沉积次数所决定,及各氧扩散防止层系形成于金属层上。32.如申请专利范围第31项之半导体装置,其更包括在氧扩散防止层上之含氧材料层。33.如申请专利范围第31项之半导体装置,其中该反应性金属(A)系选自由钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、锆(Zr)、铪(Hf)、钼(Mo)及铌(Nb)所组成之群之其中一者。34.如申请专利范围第31项之半导体装置,其中该防止反应性金属(A)与氮(N)结晶之非晶形结合元素(B)系选自由铝(A1)、矽(Si)及硼(B)所组成之群之其中一者。35.如申请专利范围第31项之半导体装置,其中该障壁金属层之导电性及电阻系由非晶形结合元素之原子层之沉积次数对障壁金属层所使用之沉积总数之比所决定。36.如申请专利范围第31项之半导体装置,其中该氧扩散防止层系为氧化铝层。图式简单说明:第一图A及第一图B系显示当根据本发明之第一态样形成金属层时,注入源气体及冲洗用气,以沉积原子层之方法之一例子的图;第二图A及第二图B系显示当根据本发明之第一态样形成金属层时,注入源气体及冲洗用气,以沉积原子层之方法之另一例子的图;第三图系显示当A1之组成比增加时,钛铝氮化物(TiAlN)层之比电阻之变化的图;第四图系显示根据本发明所形成之TiAlN层之X光反射绕射XRD结果之图;第五图系显示习知之氮化钛(TiN)薄膜及根据本发明之TiAlN层之表面的扫瞄电子显微镜SEM照片;第六图系显示在氧气环境中热处理,以测试本发明之TiAlN层之耐热及抗氧化特性之TiAlN层之表面电阻(Rs)之变化的图;第七图A至第七图D系说明根据本发明之一具体实例使用金属层作为障壁金属层制造半导体装置之方法之剖面图;第八图A至第八图E系说明根据本发明之具体实例使用金属层作为电容器之上电极制造半导体装置之方法之剖面图;第九图A至第九图E系说明根据本发明之一具体实例使用金属层作为电容器之下电极制造半导体装置之方法之剖面图;第十图系说明根据本发明之第二态样利用原子层沉积形成金属层之方法之剖面图;第十一图系显示当形成第十图之氧扩散防止层时,注入源气体及冲洗用气,以沉积原子层之方法之一例子的图;第十二图及第十三图系说明根据本发明之第三态样利用原子层沉积形成金属层之方法之剖面图;及第十四图及第十五图系说明使用根据本发明之第二及第三态样利用原子层沉积所形成之金属层作为障壁金属层之制造半导体装置之方法的剖面图。 |
