半导体元件石墨烯阻挡薄膜沉积方法与流程

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1.本发明涉及一种半导体元件用石墨烯阻挡薄膜的方法，具体而言，涉及一种形成包括石墨烯层的阻挡薄膜从而减小金属布线接触电阻的方法。

背景技术：

2.阻挡层或阻挡金属层(barrier metal layer)是在形成金属布线(插头)之前，在接触部分和接触孔的侧壁上形成的膜。这种阻挡层可改善金属布线(插头)和绝缘膜/接触部之间的接触特性，同时还能防止金属布线和接触部之间的压力、防止硅扩散和电子的移动。
3.现有技术里，在接触部分暴露的接触孔内形成钛薄膜，并且主要使用在钛薄膜上形成氮化钛薄膜的钛/氮化钛薄膜(ti/tin)，氮化钛薄膜作为阻挡层。
4.但上述这种结构的阻挡层的厚度为50以上，因此较厚的厚度使肖特基势垒很高，接触电阻有增加的倾向。
5.另外，石墨烯(graphene)是以碳原子呈六角形蜂窝状结合的单原子层为基本单位，堆叠在1-5层以内的薄膜的统称。由于在常温下能达到200,000cm2/vs的高电荷迁移率、高机械强度、高柔韧性和可见光高透射率等特性，作为超高速纳米半导体、透明电极材料和各种传感器材料，是非常有前景的新型材料。
6.但是目前对利用石墨烯形成能半导体元件并减少接触电阻阻挡层的技术方案的研究非常不足，因此有必要对此继续进行研究。

技术实现要素：

7.(要解决的问题)
8.本发明提供一种能够改善半导体元件的电气特性的石墨烯阻挡薄膜沉积方法。本发明要解决的技术课题不仅要解决以上提到的技术课题，对于未提及的另一个技术课题，依据本发明所属技术领域中一般的技术从业人员的正确理解，也可以轻易判断出并得到。
9.(解决问题的手段)
10.为了解决如上所述的技术课题，本发明提供一种石墨烯阻挡薄膜沉积方法，其包括：向形成处理空间的基板处理系统腔室内，将形成含有钛薄膜层的基板安置的步骤；将包含第一反应气体供应至上述腔室内，引导在含有上述钛薄膜层上晶核形成的步骤；以及将包含第二反应气体供应至上述腔室内，并在含有上述钛薄膜层上形成石墨烯层的步骤。
11.基于实施例将基板安置的步骤，还包括：将上述基板安置在上述腔室内之后，再将上述基板清洗的步骤。
12.基于实施例，上述第一反应气体，包括：从乙炔(c2h2)、乙烯(c2h4)、环丙烷(c3h3)、丙烷(c3h6)、苯(c6h6)构成的组合中至少选择一种不饱和碳氢化合物。上述第二反应气体，包括：从甲烷(ch4)、乙烷(c2h6)、丙烷(c3h8)、丁烷(c4h
10
)、戊烷(c5h
12
)及己烷(c6h
14
)构成的组合中至少选择一种饱和碳氢化合物。
13.基于实施例，利用上述基板处理系统生成等离子化后被激活的反应气体，可将上述第一反应气体和第二反应气体分别供应至上述腔室，用这种等离子原子层沉积法(peald)来形成石墨烯层。
14.另外，基于实施例而提供一种钨薄膜前提，包括用上述方法形成的石墨烯层来做阻挡层。
15.(发明的效果)
16.基于实施例的半导体元件的石墨烯阻挡薄膜沉积方法，可以使第一反应气体和第二反应气体依次反应来减小因电阻接触引起的接触电阻，并且可以提高与钨薄膜的粘合力从而制造具有优异电特性的半导体元件。
17.另外，还可以形成厚度为10至30的薄阻挡层，与形成钛(ti)层和氮化钛(tin)层的半导体器件相比，接触电阻可以明显减小。
附图说明
18.图1图示了基于实施例的石墨烯阻挡薄膜沉积方法的流程图。
19.图2图示了基于实施例使用等离子体原子层沉积法(peald)的石墨烯阻挡薄膜沉积方法的气体供应顺序以及等离子体产生顺序的时间图。
20.图3图示了基于实施例石墨烯阻挡薄膜沉积方法中使用的基板处理系统的概念图。
21.图4图示了基于实施例薄膜结构体结构的概念图。
22.图5图示了基于实施例1的薄膜结构体的制造工艺的顺序图。
23.(附图标记说明)
24.1：基板处理系统
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10：基板
25.20：图案层
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30：钛层
26.40：阻挡层
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50：钨晶核形成层
27.60：钨块层
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110：腔室
28.130：基板支撑部
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150：气体供应部
29.160：远程等离子体发生装置
30.180：等离子体电源供应部
具体实施方式
31.以下将参考附图，详细说明本发明的实施例，使本发明所属的技术领域的一般技术人员能够轻松地理解并实施。但对于本发明的相关说明只是结构乃至功能说明的实施例，因此不能认为本发明的权利要求范围局限于本文实施例的。即，本发明中的实施例可以进行多种变形，并可以具有多种其他形态。因此本发明的权利要求范围应理解为包括能够实现技术思想的其他均等物。另外，本发明的目的或效果并不意味着要局限于特定实施例或必须全部包含或仅包含这些效果，因此本发明的权利要求范围并不局限于上文中特定的实施例的技术范围。以下内容将参照附图，对本发明中的折叠式电动自行车进行详细说明。
32.本发明中所使用的用语及相关意义如下文所示。
33.第一、第二等用语仅仅是为了将一个组件与其他组件进行区分。但权利要求的范
围不能因上述用语所局限。例如，在不脱离本发明的权利要求的情况下，第一结构要素可以命名为第二结构要素。类似地，第二结构要素也可以命名为第一结构要素。当提到某个结构要素与其他结构要素有“连接”或“接触”时，可以直接连接到其他结构要素或直接接触，但应该理解为中间可能存在其他结构要素。相反地，当提到某个结构要素与其他结构要素有“直接连接”或“直接接触”时，应该理解为其中间不存在其他结构要素。另外，说明各个结构要素之间的关系的不同词语，即“在
……
之间”和“就在
……
之间”或者“与
……
相邻”和“与
……
直接相邻”等这类词，应理解为这其实是表达相似的意思。
34.对于单数的表述，如果在前后文中没有明确的说明和表示，那么也可以包括复数。在本发明中，“包括”或“具有”等术语应被理解为在说明书中存在有指定的记载的特征、数字、阶段、动作、结构要素、部件或组合这些部件，而不排除存在或附加一个或多个其他特征、数字、阶段、动作、结构要素、部件或组合这些部件的可能性。
35.除非另有定义，否则包括技术或科学术语在内，在这里使用的所有术语与本发明所属技术领域中具有通常知识的一般技术人员的理解是相同。一般使用的词典中定义的类似用语，在相关技术的文脉上，其含义应被解释与其意义是一致的。因此，除非在本技术中有明确定义，否则不能用过度超越的或过度形式上的含义来理解。
36.以下将详细说明本发明内容。
37.图1图示了基于实施例的石墨烯阻挡薄膜沉积方法的流程图。参照图1，基于实施例的石墨烯阻挡薄膜沉积方法包括：在形成处理空间的基板处理系统的腔室内安装有含有钛薄膜的基板的步骤(s100)；向腔室内提供包含不饱和碳氢化合物的第一反应气体后在上述基板上引导核生成的步骤(s200)；以及向上述腔体内提供包含饱和碳氢化合物的第二反应气体后在上述基板上形成石墨烯层的步骤(s300)。
38.实施例中的石墨烯阻挡薄膜沉积方法，是通过使用等离子体原子层沉积工艺、原子层沉积工艺、以及化学气相工艺，在基板上形成阻挡层，即可以在基板上形成具有阻挡金属层(barrier metal layer)的石墨烯层。根据本发明中的一个实施例，可以使用等离子体原子层沉积工艺在基板上形成阻挡层。
39.在安装基板的步骤(s100)中，可以将基板设置在形成有处理空间的基板处理系统的腔室内。
40.上述基板可以使用用于制造半导体器件的现有公开的各种材料来完成制造。具体而言，基板可以包括结晶硅、硅氧化物、硅酸氮化物、硅氮化物、应变硅、硅锗、钨、钛氮化物、掺杂或未掺杂的多晶硅、掺杂或未掺杂的硅晶片、未图案化或图案化的晶片、soi(silicon on insulator)、掺杂碳的硅氧化物、氮化硅、掺杂硅、锗、镓、砷、琉璃、蓝宝石、低k电介质材料或者包括上述这些物质的混合物所构成的材质，来制作(基板)。
41.另外，基板上可以是形成图案层的。上述图案层可以是阻挡层，即石墨烯层沉积之前已经在基板上形成了层间绝缘膜。图案层形成了薄膜状并且可包含诸如沟槽、孔和通孔的图案。阻挡层可以起到对钨膜和下部膜之间不必要反应进行抑制作用，上述钨膜可作用于层间绝缘膜的吸附层而形成。
42.根据其中一实施例，形成石墨烯层的基板可以使用含有钛的薄膜，即具有钛层的基板。钛层包括起到催化剂作用的钛，其可以促进石墨烯结晶的生成，并作为缓冲层而产生一定作用，同时还能提高石墨烯层和基板之间的结合力。
43.上述钛层可以利用钛前体，通过在基板上形成的等离子体原子层沉积工艺、原子层沉积工艺、化学气相工艺等形成。
44.并且，在将基板安置在腔室内的步骤完成之后，还可进一步包括清洁基板的步骤。基板的清洗是为了去除含有钛的薄膜，即为了清除残留在钛层中的杂质而进行的，可以通过供应惰性气体来完成。特别是在清洁时可以通过rpg清洁工艺来执行，该rpg清洁工艺从配备有远程等离子体发生装置(remote plasma generator,rpg)的基板处理系统中接收清洁气体，使清洁气体游离化，再将其喷射到腔室内以去除相应的杂质。清洁气体可以包括氟或氯，也可以使用包括nf3、c2f6、cf4、f2、chf3、sf6、cl2或上述这些物质的混合物。
45.上述基板处理系统可以使用能够同时沉积处理多个基板的多种形态的装置。以下将针对基板处理系统进行更详细的说明。
46.并且，在基板设置在基板处理系统的腔室内之后，在供应第一反应气体之前还可进一步包括将基板预热到工艺温度的步骤。为此，在该步骤中可以将基板预热加热到350至600℃的温度。
47.基于实施例形成阻挡层的方法里，包括通过提供第一反应气体来引导在基板上生成晶核的步骤(s200)。
48.第一反应气体包括不饱和碳氢化合物，不饱和碳氢化合物是通过两个或三个碳原子共价连接形成乙烯键或乙炔键的结构。如上所述，不饱和碳氢化合物具有形成一个sigma(σ)键和一个或两个π键的结构，由于π键的存在，使得其反应性强，并且氢原子容易被等离子体切割从而在基板上形成碳涂层。
49.第一反应气体可以使用乙炔(c2h2)、乙烯(c2h4)、环丙烷(c3h3)、丙烷(c3h6)、苯(c6h6)或使用上述物质的混合物。特别是乙炔(c2h2)气体的分子量和粒子大小很小，很容易吸附在基板或钨层上的孔、裂纹等的位置上，并且其充电性能优秀，反应性高，可在短时间内引导晶核的形成(nucleation)。
50.另外，在该步骤中，供应第一反应气体的步骤重复执行一次以上，从而可以利用不饱和碳氢化合物引导在钛层上形成部分碳结晶，之后供应第二反应气体，用以形成均匀的片状或膜状的石墨烯层。这主要是利用不饱和碳氢化合物来引导在钛薄膜上的结晶。至少供应一次不饱和碳氢化合物，就能提高不饱和碳氢化合物的密度，促进晶核的形成，并且还能提高与饱和碳氢化合物的反应性，增加片状石墨烯层的形成速度和反应速度。在350～550℃之间时，特别是在400～500℃的低温环境下也能轻松形成石墨烯层。因此，石墨烯结晶的尺寸增加，可以制造出电特性优异的半导体元件。
51.并且，在基于实施例的阻挡层的形成方法里，包括以下步骤(s300),即利用不饱和碳氢化合物在基板的钛薄膜上引导晶核的形成后，再供应包含饱和碳氢化合物的第二反应气体，在基板的含有钛的薄膜上形成石墨烯层。
52.第二反应气体包括饱和碳氢化合物，并且饱和碳氢化合物与由上述不饱和碳氢化合物形成的碳涂层中的碳相互反应从而形成石墨烯晶体。第二反应气体包括碳原子数为1-6的碳氢化合物，可以使用甲烷(ch4)、乙烷(c2h6)、丙烷(c3h8)、丁烷(c4h
10
)、戊烷(c5h
12
)、己烷(c6h
14
)或包含上述这些物质的混合气体。特别是甲烷(ch4)，其气体的分子量和粒子大小最小，反应性优异，更有利于纯净的石墨烯结晶形成。
53.并且，在该步骤中，通过至少供应一次第二反应气体使未反应碳氢化合物在涂层
上发生反应，从而在基板上形成石墨烯层。
54.更具体而言，石墨烯(graphene)以碳原子呈六角形蜂窝状结合的单原子层为基本单位，是堆叠在1～5层以内的薄膜结构的统称。因此，石墨烯层是以碳原子呈连续结合的六边形环状芳香族结晶，并形成单层的结构。根据实施例的阻挡层形成方法，当向第一反应气体供应不饱和碳氢化合物乙炔或环丙烷气体时，在等离子体处理的作用下使氢解离，并且具有碳-碳键的分子在持续维持的状态下离子化，作为一种前体来引导这种芳香族结晶连续结合。另外，作为饱和碳氢化合物的甲烷在等离子体处理作用下离子化，形成大量的氢离子，在供应乙炔气体的条件下，这种氢离子与维持碳-碳键结合的碳涂层碰撞，引导碳-碳结合后再被解离，以这种方式促进环形碳的结合，从而形成具有六角形网格状的石墨烯层。
55.由此，在基于实施例的阻挡层形成方法如图2所示，将供应第一反应气体并在上述基板上形成碳涂层的步骤(p1-1,p1-2)执行两至三次，这样就能形成碳涂层，并且将第二反应气体供应的步骤(p2)执行一次，在基板上形成颗粒尺寸较大的石墨烯结晶，这样就能改善电特性。此时，当第一反应气体的供应次数为一次时，由于晶体尺寸小而难以改善电特性。但当供应次数超过三次时，结晶的形成也难以达到我们的期待。
56.另外，第一反应气体和第二反应气体可以进一步包括运载气体，用于调节晶体生长和密度，并且运载气体可以包括氢气(h2)、氩气(ar)、氮气(n2)、氦气(he)或上述物质的混合物。即，第一反应气体可以是包含50％-95％体积的不饱和烃、5-50％体积的运载气体的混合气体，第二反应气体可以是包含50％-95％体积的饱和烃、50％-95％体积的运载气体的混合气体。
57.如上所述，当分别供应第一反应气体和第二反应气体以形成涂覆层之后就会形成石墨烯层，此时形成的是颗粒大小较大且纯粹的石墨烯晶体，从而制造出具有优异的电特性、化学特性的半导体器件。特别是用上述方法形成的石墨烯层，不仅能起到阻挡薄膜的作用，厚度还不到30，还能表现出优异的物理性能，与形成钛(ti)层和氮化钛(tin)层的半导体元件相比，可以明显减小接触电阻。即通过上述方法形成的石墨烯层即使形成钨薄膜，也与钨薄膜具有优良的接合性，从而在界面处生成的肖特基势垒(schottky barrier)呈现出低电阻特性的欧姆接触(ohmic contact)，最终就可以形成电特性优异的半导体元件。一般情况下，形成钛(ti)层和氮化钛(tin)层的半导体元件中，氮化钛层的厚度超过50。
58.并且，根据实施例的石墨烯阻挡薄膜沉积方法，为了调节阻挡层的厚度，可以至少重复执行包括引导上述晶核形成的步骤以及石墨烯层的形成步骤的单位循环一次，甚至可以重复执行三次以上。通过上述方法形成的石墨烯层的厚度可以达到10～30。
59.另外，在该步骤中，可以进一步包括在形成石墨烯层之后对形成石墨烯层的基板进行热处理的步骤。并且可以在450℃～1100℃的温度下进行0.3～5分钟的热处理。热处理可以在真空状态或供应惰性气体的状态下进行。这主要是为了防止石墨烯层的氧化，还可以对热处理的基板进行冷却。
60.另外，实施例的石墨烯阻挡薄膜沉积方法可以使用具有以下结构的基板处理系统(1)，从而在基板上形成阻挡层。
61.具体而言，基板处理系统(1)如图3所示，其主要结构包括：腔室(110)、基板支撑部(130)、气体供应部(150)、远程等离子体发生部(160)、气体储存部(170)及等离子体电源供应部(180)。
62.腔室(110)可设置预定的反应空间并在该空间里保持气密性。例如，腔室(110)可以包括平面部；从平面部分向上延伸的侧壁部；以及位于侧壁部上端的封盖。此时，平面部和封盖可具有相同的形状。例如，平面部和封盖可以制成圆形或圆形之外的其他各种形状。腔室(110)的密闭反应空间由平面部、侧壁部、和盖封所共同构成。在此，腔室(110)的反应空间可以是经过电离活性化的反应气体、钛前体气体、钨前体气体、扩散气体、氢气、清洁气体的空间。虽然没有在图1中进行图示，但腔室(110)可以连接排放管(未图示)，用于将反应空间中的反应气体、钛前体气体、钨前体气体、扩散气体、氢气和清洁气体排放至外部。
63.基板支撑部(130)设置在腔体(110)的下部，用于支撑基板(10)。虽然没有在附图中具体图示，但是基板支撑台(120)可以包括安置基板(10)的基座(susceptor)；以及用于调节基板(10)温度的加热器。另外，在制造基板支撑部(130)时，其形状与基板(10)的形状相对应，但并不局限于此。并且，基板支撑部(130)可以制造得比基板(10)大一些，并还可设置一个或多个基板。在基板支撑台(120)的下部，可以设置驱动部(未图示)，用于升高或降低基板支撑部(130)。例如，当驱动部(未图示)安装在基板支撑部(130)上时,基板支撑台(120)可以升高并不断靠接气体供应部(150)。
64.气体供应部(150)安装在腔室的上侧，以便进行相应工艺，从气体存储部(170)接收气体后将其供应至腔体内部，根据相关工艺和气体的供应方法可以设置成多种多样的结构。气体供应部(150)可将反应气体、钛前体气体、钨前体气体、扩散气体、氢气、清洁气体分别喷射到腔室(110)的下侧。例如，气体供应部可以具有类似喷头形状或喷嘴形状等的其他各种形状。气体供应部可以形成多个孔，用于分别喷射反应气体、钨前体气体、扩散气体、氢气体、清洁气体。
65.远程等离子体发生器(160)【remote plasma generator,rpg】可以从气体储存部(170)分别接收反应气体、钨前体气体、清洁气体，并使其自由基化，通过气体供应部将活性化的反应气体、钛前体气体、钨前体气体及清洁气体分别供应至腔室。
66.气体储存部(170)可以包括多个储存罐，分别用于储存反应气体、钨前体气体、扩散气体、氢气、清洁气体，并将钨前体气体、扩散气体、氢气、清洁气体分别供应至气体供应部(150)。
67.上述基板处理系统(1)施加有电源，用于执行相关工艺，并且还包括等离子体电源供应部(180)。等离子体电源供应部(180)可以向设置在腔室(110)内的气体喷射器(或基座)施加等离子体电源，以便使注入于腔室(110)内的工艺气体(例如反应气体和清洁气体)产生等离子体。
68.等离子体电源供应部(180)可以包括高频(hf)等离子体电源供应部件以及低频(lf)等离子体电源供应部件。等离子体电源供应部可以向气体供应部(150)施加hf电源或lf电源来配置上部电源，并且还可使基板支撑部(130)接地来配置下部电源。因此，从等离子体电源供应部施加出的等离子体电源，可能是包括高频(hf)电源和低频(lf)电源的双频等离子体电源。高频(hf)电源可以是5mhz～60mhz，例如可以是13.56mhz，但并不局限于此。另外，低频(lf)电源可以是例如100khz～5mhz，或100khz～2mhz，又或是430khz，但并不特别地局限于此。
69.因此，实施例的石墨烯阻挡薄膜沉积方法可以使用如上所述的基板处理系统，将反应气体供应于基板上，并使用等离子体原子层沉积法(peald)来形成石墨烯层。
70.本实施例的石墨烯阻挡薄膜沉积方法可以使第一反应气体和第二反应气体依次反应，来减小由欧姆接触产生的接触电阻，这样就可以制造具有优异的电特性的半导体器件。
71.并且，还可以形成包括厚度较薄的石墨烯层的阻挡薄膜，与形成钛(ti)层和氮化钛(tin)层的半导体元件相比，可以有效减小接触电阻。
72.另外，还提供了一种半导体元件的接触结构，其包括利用上述方法形成的石墨烯层作为阻挡层。
73.参照图4，上述接触的主要结构可包括：基板(10)、含有钛薄膜层等层间绝缘膜的图案层(20)、钛层(30)、阻挡层(40)、钨晶核形成层(50)及钨块层(60)的结构。上述接触结构可以减小由于欧姆接触引起的接触电阻，并且还包括与钨薄膜能保持优异结合力的石墨烯层作为阻挡层，从而具备优良的电特性。
74.以下将针对本发明的实施例进行更加详细地说明。
75.本发明公开的实施例只是用于具体地说明本发明而已，其范围并不局限于此。
76.【实施例1】
77.利用如图5所示工艺来完成接触结构的制造。首先，在形成层间绝缘膜的硅基板上沉积钛从而形成钛缓冲层。钛缓冲层提供与四基(二甲基氨基)钛类似的钛前体，是利用了原子层沉积工艺形成。在具备远程等离子体发生装置(remote plasma generator,rpg)的基板处理系统的腔室内，供应包括nf3的清洁气体，并使其自由基化，主要用于去除残留在钛缓冲层中的杂质。
78.使用具有如图3所示结构的基板处理系统，将包含乙炔气体的不饱和烃气体供应至远程等离子体发生部，激活将包括已离子化的不饱和烃气体供应至在去除杂质的基板上设置的腔室内，从而引导晶核的生成。引导晶核生成是通过反复供应两次不饱和烃气体的循环来完成的。通过将包含甲烷气体的饱和烃气体等离子活性化，形成包含自由基的饱和烃气体，在引导晶核生成的钛层上供应一次已活性化的饱和烃气体，然后在450～550℃的温度下进行反应而形成石墨烯层。
79.包括如上所述的晶核生成的引导以及饱和碳氢化合物的供应的单位循环，对此总共进行了三次反复操作。
80.依次供应六氟化钨气体、二氟化钨气体及氢气，分阶段分别供应脉冲气体从而形成钨晶核形成层。利用六氟化钨气体和氢气在钨晶核形成层的上表面形成钨块层，最终制造出接触结构。
81.【实施例2】
82.除了仅执行一次供应乙炔气体的循环外，其余与实施例1相类似地利用相同的方法完成了接触结构的制造。
83.【比较例1】
84.利用四氯化钛和氨作为反应气体的化学沉积方法，完成了氮化钛层的沉积。之后，利用与实施例1相同的方法完成接触结构的制造。
85.【比较例2】
86.除了仅供应乙炔气体来形成石墨烯层之外，其余与实施例1相类似地利用相同的方法完成了接触结构的制造。
87.【比较例3】
88.除了仅供应甲烷气体来形成石墨烯层之外，其余与实施例1相类似地利用相同的方法完成了接触结构的制造。
89.【实验例】
90.(1)物性评价
91.对基于实施例1和比较例1的方法而制造的接触结构，进行了相应的评估。相关物性涉及到功函数(work function,单位:ev)、阻挡层的厚度(thk,单位:)、以及钨和硅的低温反应性，并将相关结果整理在下表1中。
92.【表1】
[0093][0094][0095]
如表1内容所示，形成石墨烯层的接触结构体的功函数被确认为4.7～4.8ev，而另一方面形成氮化钛层的接触结构体的功函数被确认为4.3～4.65ev。通过上述试验结果可以得出：利用等离子体原子层沉积方法沉积的石墨烯层，其厚度仅仅为15～19，因此接触电阻变小，可以进行欧姆接触，并且还改善了与钨薄膜的结合力，表现出改善后的优良电特性。
[0096]
并且，对钨和硅的反应性进行测试的结果显示，它们都很容易扩散，因此反应性都非常优异。
[0097]
另外，对根据实施例2、比较例2及比较例3方法制造的接触结构体的功函数进行测试的结果显示，实施例2的结果则是4.65～4.7ev，比较例2的结果是4.25～4.35ev，比较例3的结果是4.20～4.30ev。通过上述实验结果可以得知：利用乙炔气体及甲烷会对电气特性能产生一定的影响。

技术特征：

1.一种石墨烯阻挡薄膜沉积方法，其特征在于，包括：向形成处理空间的基板处理系统腔室内，将形成含有钛薄膜层的基板安置的步骤；将包含第一反应气体供应至上述腔室内，引导在含有上述钛薄膜层上晶核形成的步骤；以及将包含第二反应气体供应至上述腔室内，并在含有上述钛薄膜层上形成石墨烯层的步骤。2.根据权利要求1所述的石墨烯阻挡薄膜沉积方法，其特征在于，将基板安置的步骤，还包括：将上述基板安置在上述腔室内之后，再将上述基板清洗的步骤。3.根据权利要求1所述的石墨烯阻挡薄膜沉积方法，其特征在于，上述第一反应气体，包括：从乙炔(c2h2)、乙烯(c2h4)、环丙烷(c3h3)、丙烷(c3h6)、苯(c6h6)构成的组合中至少选择一种不饱和碳氢化合物。4.根据权利要求1所述的石墨烯阻挡薄膜沉积方法，其特征在于，上述第二反应气体，包括：从甲烷(ch4)、乙烷(c2h6)、丙烷(c3h8)、丁烷(c4h10)、戊烷(c5h12)及己烷(c6h14)构成的组合中至少选择一种饱和碳氢化合物。5.根据权利要求1所述的石墨烯阻挡薄膜沉积方法，其特征在于，上述基板处理系统，分别将等离子化后被激活的第一反应气体和第二反应气体供应至上述腔室从而形成石墨烯层。6.根据权利要求1所述的石墨烯阻挡薄膜沉积方法，其特征在于，引导上述晶核形成的步骤以及形成钛薄膜层的步骤，将上述第一反应气体和第二反应气体分别至少反复供应一次。7.根据权利要求1所述的石墨烯阻挡薄膜沉积方法，其特征在于，将包括引导上述晶核形成的步骤以及形成钛薄膜层的步骤的单位循环，反复执行至少一次。8.根据权利要求1所述的石墨烯阻挡薄膜沉积方法，其特征在于，上述石墨烯层，其厚度在10-30之间。9.一种接触结构体，其特征在于，用所述权利要求1-8项中任意一项所记载的方法形成的石墨烯层作为阻隔层。10.根据权利要求9所述的接触结构体，其特征在于，上述接触结构体，包括：包含基板、含有钛薄膜层的图案层；在上述基板上形成的石墨烯层；在上述石墨烯层上形成的钨晶核形成层；以及在上述钨晶核形成层上形成的钨块层。

技术总结

本发明涉及一种半导体元件用石墨烯阻挡薄膜的方法，具体而言，涉及一种形成包括石墨烯层的阻挡薄膜从而减小金属布线接触电阻的方法。基于本发明实施例的石墨烯阻挡薄膜的方法，包括：向形成处理空间的基板处理系统腔室内，将形成含有钛薄膜层的基板安置的步骤；将包含第一反应气体供应至上述腔室内，引导在含有上述钛薄膜层上晶核形成的步骤；以及将包含第二反应气体供应至上述腔室内，并在含有上述钛薄膜层上形成石墨烯层的步骤。钛薄膜层上形成石墨烯层的步骤。钛薄膜层上形成石墨烯层的步骤。