| 主权项 |
1.一种薄膜的制造方法,包括下列步骤:(a)将一半导体基底载入至一原子层沉积反应室中;(b)于该原子层沉积反应室中执行一周期步骤复数次以于该基底上形成一该复合层之可接受厚度,该复合层具有化学式M1VSXNZ,其中V、X、Z为介于0到1的分数,且总和为1,S为矽或硼,此处所指之步骤乃包括:(1)将一包含一金属M1气体之第一反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第一反应物;(2)将含一氮源气体之第二反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第二反应物;(3)将一矽源或硼源气体之第三反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第三反应物;以及(4)纪录与监视于原子层沉积制程中所沉积之单层数;其中该周期步骤乃利用一第一流程顺序为(1)(2)(3)(4)而形成一M1SiN或M1BN之单层,或一第二流程顺序为(1)(2)(4)形成一M1N单层,亦或一第三流程顺序(1)(3)(4)而产生一M1B或M1Si单层;其中该第一第二与第三流程乃依照任意预定次序而执行。2.如申请专利范围第1项所述之薄膜的制造方法,其中该原子层沉积反应室系达到一可接受之温度与压力范围,包括施以一真空程序以移除反应室中任何气体,并且将原子层沉积反应室加热至大抵介于100℃至500℃间。3.如申请专利范围第1项所述之薄膜的制造方法,其中将该第一反应物以每分钟10到1000立方公分之流量注入至反应室中大抵0.1至10秒,该第一反应物化学式为M1LT或M1EU,其中M1为钽、钛或钨,L为卤素(氟、氯、溴、碘),T为大于0之整数;而E则为一包含碳及氢、或碳、氢与氮、亦或碳、氢与氧组成之有机部份,而U为大于0之整数。4.如申请专利范围第1项所述之薄膜的制造方法,其中该第二反应物为NH3或N2H4,并以每分钟10到1000立方公分之流量注入该反应室中大抵0.1至10秒。5.如申请专利范围第1项所述之薄膜的制造方法,其中该第三反应物为SiH4或B2H6,并以每分钟10到1000立方公分之流量注入该反应室中大抵0.1至10秒。6.如申请专利范围第1项所述之薄膜的制造方法,其中清除该第一、第二与第三反应物乃藉由抽真空或以每分钟10到1000立方公分流量将氩、氦或氮气注入反应室大抵为0.1至10秒而完成。7.如申请专利范围第1项所述之薄膜的制造方法,其中该反应室之压力于沉积该第一、第二与第三反应物时系小于5托耳。8.如申请专利范围第1项所述之薄膜的制造方法,其中该薄膜乃沉积于一具有开口图案之基底上,该开口位于上方之介电层以及下方之蚀刻停止层所形成之堆叠层,而其中该薄膜乃沉积于该开口底部一裸露之金属层上以作为一保角的扩散阻障层。9.一种原子层的沉积方法,于一基底上形成一具有复数层单层之复合层,其中该复合层化学式为M1PM2QOR,且M1不同于M2,而P、Q、P乃介于0到1之分数,且总和为1,包括:(a)将一基底载入至一原子层沉积反应室中,并使该原子层沉积反应室达到一可接受之温度与压力范围;(b)于该原子层沉积反应室中依预定次序执行一第一周期步骤复数次与一第二周期复数次以于该基底上形成一该复合层之可接受厚度,此处所指之步骤乃包括:(1)将一包含一金属M1气体之第一反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第一反应物;(2)将含一氧源气体之第二反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第二反应物;(3)纪录与监视于原子层沉积制程中所沉积之单层数;以及(4)将一包含一金属M2气体之第三反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第三反应物;其中一第一周期步骤乃利用一第一流程顺序为(1)(2)(3)而产生一第一金属M1氧化物之单层,而一第二周期步骤则利用一第二流程顺序为(4)(2)(3)而产生一第二金属M2氧化物之单层;以及(c)将该原子层沉积反应室回复至大气压力,并将该基底移出自该反应室。10.如申请专利范围第9项所述之原子层的沉积方法,其中使该原子层沉积反应室达到一可接受之温度与压力范围乃包括施以一真空程序以移除反应室中任何气体,并且将原子层沉积反应室加热一温度大抵介于100℃至500℃之间。11.如申请专利范围第9项所述之原子层的沉积方法,其中将该第一反应物以每分钟10到1000立方公分之流量注入至反应室大抵为0.1至10秒,该第一反应物化学式为M1LT或M1RT,其中M1为铪,L为卤素(氟、氯、溴、碘),T为大于0之整数,而R则为一包含碳或氮之烷基。12.如申请专利范围第9项所述之原子层的沉积方法,其中该第二反应物为H2O或H2O2,并以每分钟10到1000立方公分之流量注入该反应室中大抵0.1至10秒。13.如申请专利范围第9项所述之原子层的沉积方法,其中将该第三反应物以每分钟10到1000立方公分之流量注入至反应室中大抵0.1至10秒,该第三反应物化学式为M2LT或M2RT,其中M2为锆,L为卤素(氟、氯、溴、碘),T为大于0之整数,而R则为一包含碳或氮之烷基。14.如申请专利范围第9项所述之原子层的沉积方法,其中清除该第一、第二与第三反应物乃藉由抽真空或以每分钟10到1000立方公分流量将氩、氦或氮气注入反应室大抵为0.1至10秒而完成。15.如申请专利范围第9项所述之原子层的沉积方法,其中该反应室之压力于沉积该第一、第二与第三反应物时系小于5托耳。16.一种原子层的沉积方法,于一基底上形成一具有复数层单层之复合层,该复合层之化学式乃为M1VSiXBYNZ,其中M1为一金属,而V、X、Y、Z乃介于0到1之分数,且总和为1,包括:(a)将一基底载入至一原子层沉积反应室中,并使该原子层沉积反应室达到一可接受之温度与压力范围;(b)于该原子层沉积反应室中依预定次序执行一第一周期步骤复数次与一第二周期复数次以于该基底上形成一该复合层之可接受厚度,此处所指之步骤乃包括:(1)将一包含一金属M1气体之第一反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第一反应物;(2)将含一氮源气体之第二反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第二反应物;(3)将含一矽源气体之第三反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第三反应物;(4)纪录与监视于原子层沉积制程中所沉积之单层数;以及(5)将含一硼源气体之第四反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第四反应物;其中一第一周期步骤乃包含一第一流程顺序为(1)(2)(3)(4)以产生一M1SiN之单层、或一第二流程顺序为(1)(3)(4)以产生一M1Si之单层、亦或一第三流程顺序为(1)(2)(4)以产生一M1N之单层;而一第二周期步骤则包含一第四流程顺序为(1)(2)(5)(4)以产生一M1BN之单层、或一第五流程顺序为(1)(5)(4)以产生一M1B之单层、亦或如该第三流程顺序之(1)(2)(4);以及(c)将该原子层沉积反应室回复至大气压力,并将该基底移出自该反应室。17.如申请专利范围第16项所述之原子层的沉积方法,其中使该原子层沉积反应室达到一可接受之温度与压力范围乃包括施以一真空程序以移除反应室中任何气体,并且将原子层沉积反应室加热一温度大抵介于100℃至500℃之间。18.如申请专利范围第16项所述之原子层的沉积方法,其中将该第一反应物以每分钟10到1000立方公分之流量注入至反应室大抵为0.1至10秒,该第一反应物化学式为M1LT或M1EU,其中M1为钽、钛或钨,L为卤素(氟、氯、溴、碘),T为大于0之整数;而E则为一包含碳及氢、或碳、氢与氮、亦或碳、氢与氧组成之有机部份,而U为大于0之整数。19.如申请专利范围第16项所述之原子层的沉积方法,其中该第二反应物为NH3或N2H4并以每分钟10到1000立方公分之流量注入该反应室中大抵0.1至10秒。20.如申请专利范围第16项所述之原子层的沉积方法,其中该第三反应物为SiH4或Si(OCH3)4,并以每分钟10到1000立方公分之流量注入该反应室中大抵0.1至10秒。21.如申请专利范围第16项所述之原子层的沉积方法,其中该第四反应物为B2H6或BH3,并以每分钟10到1000立方公分之流量注入该反应室中大抵0.1至10秒。22.如申请专利范围第16项所述之原子层的沉积方法,其中清除该第一、第二、第三与第四反应物乃藉由抽真空或以每分钟10到1000立方公分流量将氩、氦或氮气注入反应室中大抵0.1至10秒而完成。23.如申请专利范围第16项所述之原子层的沉积方法,其中该反应室之压力于沉积该第一、第二、第三与第四反应物时系小于5托耳。24.一种原子层的沉积方法,于一基底上形成一具有复数层单层之复合层,该复合层之化学式乃为M1VM2WSXNZ,V、W、X、Z乃介于0到1之分数,且总和为1;其中S乃为硼或矽,M1为一第一金属,而M2为一第二金属且不同于M1,包括:(a)将一基底载入至一原子层沉积反应室中,并使该原子层沉积反应室达到一可接受之温度与压力范围;(b)于该原子层沉积反应室中依预定次序执行一第一周期步骤复数次与一第二周期复数次以于该基底上形成一该复合层之可接受厚度,此处所指之步骤乃包括:(1)将一包含一金属M1气体之第一反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第一反应物;(2)将含一氮源气体之第二反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第二反应物;(3)将含一矽或硼源气体之第三反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第三反应物;(4)纪录与监视于原子层沉积制程中所沉积之单层数;以及(5)将一包含一金属M2气体之第四反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第四反应物;其中一第一周期步骤乃包含一第一流程顺序为(1)(2)(3)(4)以产生一M1SiN或M1BN之单层、或一第二流程顺序为(1)(3)(4)以产生一M1Si或MiB之单层、亦或一第三流程顺序为(1)(2)(4)以产生一M1N之单层;而一第二周期步骤则包含一第四流程顺序为(5)(2)(3)(4)以产生一M2SiN或M2BN之单层、或一第五流程顺序为(5)(3)(4)以产生一M1Si或M1B之单层、亦或一第六流程顺序为(5)(2)(4)以产生一M2N之单层;以及(c)将该原子层沉积反应室回复至大气压力,并将该基底移出自该反应室。25.如申请专利范围第24项所述之原子层的沉积方法,其中使该原子层沉积反应室达到一可接受之温度与压力范围乃包括施以一真空程序以移除反应室中任何气体,并且将原子层沉积反应室加热至大抵介于100℃至500℃之间。26.如申请专利范围第24项所述之原子层的沉积方法,其中将该第一反应物以每分钟10到1000立方公分之流量注入至反应室大抵为0.1至10秒,该第一反应物化学式为M1LT或M1EU,其中M1为钽、钛或钨,L为卤素(氟、氯、溴、碘),T为大于0之整数;而E则为一包含碳及氢、或碳、氢与氮、亦或碳、氢与氧组成之有机部份,而U为大于0之整数。27.如申请专利范围第26项所述之原子层的沉积方法,其中该第一反应物乃包含PDMAT、TaCl4、WF6、TiCl4、TiF4或Ti{OCH(CH3)2}4。28.如申请专利范围第24项所述之原子层的沉积方法,其中该第二反应物为NH3或N2H4,并以每分钟10到1000立方公分之流量注入该反应室中大抵0.1至10秒。29.如申请专利范围第24项所述之原子层的沉积方法,其中该第三反应物乃为SiH4、Si(OCH3)4或BH3,并以每分钟10到1000立方公分之流量注入该反应室中大抵0.1至10秒。30.如申请专利范围第24项所述之原子层的沉积方法,其中将该第四反应物以每分钟10到1000立方公分之流量注入至反应室大抵为0.1至10秒,该第一反应物化学式为M2LT或M2EU,其中M2为钽、钛或钨且不同于上述之M1,L为卤素(氟、氯、溴、碘),T为大于0之整数;而E则为一包含碳及氢、或碳、氢与氮、亦或碳、氢与氧组成之有机部份,而U为大于0之整数。31.如申请专利范围第30项所述之原子层的沉积方法,其中该第四反应物乃包含PDMAT、TaCl4、WF6、TiCl4、TiF4或Ti{OCH(CH3)2}4。32.如申请专利范围第24项所述之原子层的沉积方法,其中清除该第一、第二、第三与第四反应物乃藉由抽真空或以每分钟10到1000立方公分流量将氩、氦或氮气注入反应室中大抵0.1至10秒而完成。33.如申请专利范围第24项所述之原子层的沉积方法,其中该反应室之压力于沉积该第一、第二、第三与第四反应物时系小于5托耳。34.一种原子层的沉积方法,于一基底上形成一具有复数层单层之复合层,该复合层之化学式乃为M1VM2WSiXBYNZ,V、W、X、Y、Z乃介于0到1之分数,且总和为1;其中M1为一第一金属,而M2为一第二金属且不同于M1,包括:(a)将一基底载入至一原子层沉积反应室中,并使该原子层沉积反应室达到一可接受之温度与压力范围;(b)依预定次序而执行至少两周期步骤复数次以于该基底上形成一该复合层之可接受厚度,此处所指之步骤乃包括:(1)将一包含一金属M1气体之第一反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第一反应物;(2)将含一氮源气体之第二反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第二反应物;(3)将含一矽源气体之第三反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第三反应物;(4)纪录与监视于原子层沉积制程中所沉积之单层数;(5)将含一硼源气体之第四反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第四反应物;以及(6)将一包含一金属M2气体之第五反应物注入至反应室一短暂时间,并清除该第五反应物;其中一第一周期步骤乃包含一第一流程顺序为(1)(2)(3)(4)以产生一M1SiN之单层、或一第二流程顺序为(1)(3)(4)以产生一M1Si之单层、亦或一第三流程顺序为(1)(2)(4)以产生一M1N之单层;而一第二周期步骤则包含一第四流程顺序为(6)(2)(3)(4)以产生一M2SiN之单层、或一第五流程顺序为(6)(3)(4)以产生一M2Si之单层、亦或一第六流程顺序为(6)(2)(4)以产生一M2SiN之单层;一第三周期步骤包含一第七流程顺序为(1)(2)(5)(4)以产生一M1BN之单层、或一第八流程顺序为(1)(5)(4)以产生一M1B之单层;以及一第四周期步骤包含一第九流程顺序为(6)(2)(5)(4)以产生一M2BN之单层、或一第十流程顺序为(6)(5)(4)以产生一M2B之单层、亦或该第六流程顺序;以及(c)将该原子层沉积反应室回复至大气压力,并将该基底移出自该反应室。35.如申请专利范围第34项所述之原子层的沉积方法,其中更包括依预定次序执行一第三周期之步骤复数次并且结合该两周期步骤以形成该复合层。36.如申请专利范围第34项所述之原子层的沉积方法,其中更包括依预定次序执行一第三周期之步骤与一第四周期之步骤并且结合至少上述之两周期步骤,以便执行上述所有四个周期步骤复数次而形成该复合层。37.如申请专利范围第34项所述之原子层的沉积方法,其中使该原子层沉积反应室达到一可接受之温度与压力范围乃包括施以一真空程序以移除反应室中任何气体,并且将原子层沉积反应室加热至大抵介于100℃至500℃之间。38.如申请专利范围第34项所述之原子层的沉积方法,其中步骤(1)与(2)乃将一反应物以每分钟10到1000立方公分之流量注入至反应室大抵为0.1至10秒,其中该第一反应物之化学式为M1LT或M1EU,而该第二反应物之化学式则为M2LT或M2EU,其中M1、M2乃为钽、钛或钨,而M2不同于M1,L为卤素(氟、氯、溴、碘),T为大于0之整数;而E则为一包含碳及氢、或碳、氢与氮、亦或碳、氢与氧组成之有机部份,而U为大于0之整数。39.如申请专利范围第34项所述之原子层的沉积方法,其中清除该第一、第二、第三、第四与第五反应物乃藉由抽真空或以每分钟10到1000立方公分流量将氩、氦或氮气注入反应室中大抵0.1至10秒而完成。40.如申请专利范围第34项所述之原子层的沉积方法,其中步骤(2)、(3)、(5)中乃将一反应物以每分钟10到1000立方公分之流量注入该反应室中大抵0.1至10秒,其中该第二反应物为NH3或N2H4,该第三反应物为SiH4或Si(OCH3)4,而第四反应物为B2H6或BH3。41.一种复合层,其化学式为M1VSXNZ,其中V、X、Z为介于0到1之分数,且总合为1,该复合层乃由形成于一基底上之复数层单层所构成,包含:(a)一第一金属元素M1;(b)一第二元素S,其为矽或硼;以及(c)一第三元素N为氮。42.如申请专利范围第41项所述之复合层,其中所有单层乃具有化学式为M1SN或M1BN。43.如申请专利范围第41项所述之复合层,其中该复合层乃包含复数层M1SN之单层以及一或一以上之M1N与M1S单层,且该M1N或M1S单层乃依照任何顺序与该M1SN之单层所构成。44.如申请专利范围第41项所述之复合层,其中该复合层乃包含复数层M1BN之单层以及一或一以上之M1N与M1B单层,且该M1N或M1B单层乃依照任何顺序与该M1BN之单层所构成。45.如申请专利范围第41项所述之复合层,其中该第一金属元素为钽、钛或钨。46.如申请专利范围第41项所述之复合层,其中该复合层之厚度乃介于10至100埃。47.如申请专利范围第41项所述之复合层,其中该复合层乃位于一具有开口图案之基底上,该基底乃包含位于上方之介电层以及位于下方之蚀刻停止层所堆叠而成,而其中该复合层乃位于该开口底部一裸露之金属层上,并且为一保角之扩散阻障层。48.一种复合层,其化学式为M1PM2QOR,其中P、Q、R为介于0到1之分数,且总合为1,该复合层乃由形成于一基底上之复数层单层所构成,包含:(a)一第一金属元素M1;(b)一第二金属元素M2;以及(c)一第三元素O为氧。49.如申请专利范围第48项所述之复合层,其中M1为铪,M2为锆,而该复合层乃由ZrO2单层与HfO2单层所组成,且上述之ZrO2单层与HfO2单层系依任意顺序所形成。50.如申请专利范围第48项所述之复合层,其中该复合层之厚度乃介于10至100埃。51.如申请专利范围第48项所述之复合层,其中该复合层乃沉积于一基底之界面层上,该基底中乃包含有浅沟槽隔离部份,而该复合层则于一金氧半场效电晶体处作为一闸极介电层。52.一种复合层,其化学式为M1VM2WSXNZ,其中V、W、X、Z为介于0到1之分数,且总合为1,该复合层乃由形成于一基底上之复数层单层所构成,包含:(a)一第一金属元素M1;(b)一第二金属元素M2;(c)一第三元素N为氮;以及(d)一第四元素S,其为矽或硼。53.如申请专利范围第52项所述之复合层,其中该复合层乃由M1SN与M2SN单层或M1BN与M2BN单层依照任意顺序所构成。54.如申请专利范围第52项所述之复合层,其中该复合层乃由M1SN与M2SN单层以及一或一以上之M1N、M1S、M2N与M2S单层所构成,且上述单层乃依照任意顺序而组成。55.如申请专利范围第52项所述之复合层,其中该复合层乃由M1BN与M2BN单层以及一或一以上之M1N、M1B、M2N与M2B单层所构成,且上述单层乃依照任意顺序而组成。56.如申请专利范围第52项所述之复合层,其中该第一金属元素M1为钽、钛或钨,该第二金属元素M2则为钽、钛或钨,而M1不同于M2。57.如申请专利范围第52项所述之复合层,其中该复合层之厚度乃介于10至100埃。58.一种复合层,其化学式为M1VSiXBYNZ,其中V、X、Y、Z为介于0到1之分数,且总合为1,该复合层乃由形成于一基底上之复数层单层所构成,包含:(a)一第一元素M1;(b)一第二元素Si为矽;(c)一第三元素N为氮;以及(d)一第四元素B为硼。59.如申请专利范围第58项所述之复合层,其中该复合层乃包含M1SiN与M1BN之单层依任意顺序所构成。60.如申请专利范围第58项所述之复合层,其中该复合层乃由M1SiN与M1BN单层以及一或一以上之M1N、M1Si与M1B单层所构成,且上述单层乃依照任意顺序而组成。61.如申请专利范围第58项所述之复合层,其中该第一金属元素M1为钽、钛或钨。62.如申请专利范围第58项所述之复合层,其中该复合层之厚度乃介于10至100埃。63.一种复合层,其化学式为M1VM2W SiXBYNZ,其中V、W、X、Y、Z为介于0到1之分数,且总合为1,该复合层乃由形成于一基底上之复数层单层所构成,包含:(a)一第一金属元素M1;(b)一第二金属元素M2;(c)一第三元素N为氮;(d)一第四元素Si为矽;以及(e)一第五元素B为硼。64.如申请专利范围第63项所述之复合层,其中该复合层乃包含M1SiN与M2BN之单层依任意顺序所构成。65.如申请专利范围第63项所述之复合层,其中该复合层乃包含M1BN与M2SiN之单层依任意顺序所构成。66.如申请专利范围第63项所述之复合层,其中该复合层乃由三个以上择自M1SiN、M2BN、M1BN与M2SiN之单层所构成。67.如申请专利范围第64项所述之复合层,其中该复合层乃由M1SiN与M2BN单层以及一或一以上之M1N,M1Si、M2N与M2B单层所构成,且上述单层乃依照任意顺序而组成。68.如申请专利范围第65项所述之复合层,其中该复合层乃由M1BN与M2SiN单层以及一或一以上之M1N、M1B、M2N与M2Si单层所构成,且上述单层乃依照任意顺序而组成。69.如申请专利范围第66项所述之复合层,其中该复合层乃由M1SiN、M2BN、M1BN与M2SiN单层以及一或一以上之M1N、M2N、M1B、M1Si与M2Si单层所构成,且上述单层乃依照任意顺序而组成。70.如申请专利范围第63项所述之复合层,其中该第一金属元素M1为钽、钛或钨,第二金属元素M2为钽、钛或钨,而M1不同于M2。71.如申请专利范围第63项所述之复合层,其中该复合层之厚度乃介于10至100埃。72.如申请专利范围第63项所述之复合层,其中该复合层乃于一铜金属内连线结构中作为一扩散阻障层。图式简单说明:第1图系显示本发明之一实施例中,利用原子层沉积法形成包含三种元素之层的流程图。第2a-2e图系显示本发明一实施例中,在铜内连线制程之开口中形成扩散阻障层之剖面流程图。第3图系显示本发明之第二实施例中,利用原子层沉积法形成金属氧化层之流程图。第4图系显示本发明之第二实施例中,已部分形成具有闸极介电层之电晶体剖面图示。第5图系显示本发明之第三实施例中,利用原子层沉积法形成包含四种元素之复合层的流程图。第6图系显示本发明之第四实施例中,利用原子层沉积法形成包含四种元素之复合层的流程图。第7a-7c图系显示依照本发明第五实施例形成金属层以及扩散阻障层之剖面流程图。第8a-8c图系显示本发明之第五实施例中,利用原子层沉积法形成包含五种元素之复合层的流程图。 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