一种采用teos源的低温镀膜方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采用TEOS源的低温镀膜方法，具体地说是一种采用TEOS源的等离子体增强化学气相沉积低温镀膜方法，该方法属于半导体薄膜制造及应用技术领域。
【背景技术】
[0002]娃通孔技术(TSV，Through-Silicon-Via)是3D领域多芯片叠层化集成和电互联的关键性技术，引领3D封装的发展，其尺寸小，能耗低，芯片速度大幅改善，具有广阔的应用前景。TSV涉及许多关键技术，如通孔刻蚀，孔内绝缘层的沉积，电镀及芯片减薄等等。其中，孔内绝缘层的沉积是重中之重，其可避免互联材料铜与硅基底之间形成导电通道，对电学性能的提高非常关键。
[0003]但TSV在封装生产阶段，绝缘层的沉积温度需要小于200°C，甚至更低的温度，才能满足TSV在封装生产阶段对低温的要求。但传统PECVD工艺沉积温度为400°C或以上。因此，为实现PECVD (等离子体增强化学气相沉积)在TSV领域的应用，低温PECVD工艺的开发至关重要。为了提高器件的整体性能，绝缘层需要具有良好的电学性能和机械性能，需求击穿电压(Break Down Voltage)较高，漏电流(Leakage Current)较低，具有良好的孔内覆盖性及薄膜稳定性。
【发明内容】
[0004]本发明以解决上述问题为目的，主要为满足现有技术TSV在封装生产阶段，绝缘层的沉积温度需要小于200°C的需求，而提供一种PECVD (等离子体增强化学气相沉积)作为低温沉积绝缘层的方法，该方法是一种可在低温条件(小于200°C )下，采用TEOS源，利用等离子体增强化学气相沉积法制备出的孔洞结构覆盖率高，电学性能优良的氧化硅薄膜。
[0005]该方法是通过下述工艺步骤实现的:
[0006]将基片传入真空反应腔，下电极通过热偶精确控制一个较低的温度，腔体在真空状态时开始通02及He达到设定压力，通气一段时间后向腔体通入已加热汽化的TEOS气体，开启射频电源，达到设定射频功率后，在电极间产生等离子体开始在基片表面沉积氧化娃薄膜。其中O2流量为1000sccm-8000sccm，He流量为1000sccm-8000sccm，反应压力为:ltorr_9torr，TEOS流量为:lg/min-10g/min。电极板间距离为7mm-28mm，射频功率为700ff-1900ffo
[0007]本发明的有益效果及特点:本发明提供一种低温PECVD制备Si02薄膜的方法，采用该方法能够制备出孔洞结构覆盖率高，电学性能优良，稳定性高的薄膜。该方法可在半导体薄膜制造及应用技术领域广泛推广，尤其在TSV领域的应用，具有良好的工艺表现，能够达到TSV的需求，使产品的良率大幅提升，应用前景广阔。
【附图说明】
[0008]图1是140°C时薄膜不同时间红外监测图。
[0009]图2为薄膜的电学性能随时间变化的曲线。
[0010]图3为薄膜应力随时间变化的曲线。
[0011]图4为深宽比AR3:1的薄膜覆盖率。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和具体实施例对本发明的低温PECVD制备Si02薄膜方法做进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。
[0013]实施例1:
[0014]采用沈阳拓荆科技有限公司PECVD设备来制备氧化硅薄膜，腔体温度控制在1400C，将基片传入真空反应腔，腔体在真空状态时开始通02，流量为3000-5000SCCm，及He流量为1000sccm-3000sccm，控压至3torr_5torr，一段时间后向腔体通入已加热汽化的TEOS气体，流量为2g/min-5g/min，电极板间距离为9_13mm，开启射频电源，射频功率设定为1700W-1900W，在电极间产生等离子体开始在裸硅片表面沉积氧化硅薄膜。
[0015]图1是140°C时薄膜不同时间红外监测图，从图中可以看出，TEOS-S12薄膜S1-O峰主要在940-1080cm 1范围内出现，并于1050cm 1处达到最大，另外在817cm_l和435cm_l处同样也是S1-O-Si峰。另外，对薄膜进行连续一周的检测，从图1可以看出，其薄膜具有良好的稳定性，及抗吸水能力。
[0016]图2为薄膜的电学性能随时间变化的曲线，由图可以看出，曲线随时间变化保持稳定，其击穿电压(BreakDown Voltage)大于 10MV/cm，漏电流(LeakageCurrent)小于I X 10 9A/cm2il M/cm,满足TSV领域的需求。
[0017]图3为薄膜应力随时间变化的曲线，从图中可以看出，连续监测22天后，薄膜应力具有良好的稳定性。
[0018]图4为深宽比AR3:1的薄膜覆盖率。其中底面和底角的覆盖率达到26%以上，具有良好的台阶覆盖率。
【主权项】
1.一种采用TEOS源的低温镀膜方法，其特征在于:该方法可在真空反应腔处于低温条件下，利用等离子体增强化学气相沉积法制备出孔洞结构覆盖率高，电学性能优良的氧化硅薄膜。2.如权利要求1所述的采用TEOS源的低温镀膜方法，其特征在于:所述真空反应腔的低温条件为小于200°C。3.如权利要求1所述的采用TEOS源的低温镀膜方法，其特征在于:所述制备氧化硅薄膜所用的反应源为TEOS，He及O2。4.如权利要求1所述的采用TEOS源的低温镀膜方法，其特征在于:等离子体增强化学气相沉积方法是通过下述步骤实现的，将裸硅片传入真空反应腔，腔体在真空状态时开始通02及He达到反应压力，通气一段时间后向腔体通入已加热汽化的TEOS气体，同时控制电极板间距离，开启射频电源，达到设定射频功率后，在电极间产生等离子体开始在裸硅片表面沉积氧化硅薄膜。5.如权利要求4所述的采用TEOS源的低温镀膜方法，其特征在于:所述O2流量为1000sccm-8000sccm，He 流量为 1000sccm-8000sccm，反应压力为:ltorr-9torr，TEOS 流量为:lg/min_10g/min，电极板间距离为7mm-28mm，射频功率为700W-190016.如权利要求4所述的采用TEOS源的低温镀膜方法，其特征在于:所述通气一段时间为 5s_60so
【专利摘要】一种采用TEOS源的低温镀膜方法，主要为满足现有技术TSV在封装生产阶段，绝缘层的沉积温度需要小于200℃的需求，而提供一种等离子体增强化学气相沉积作为低温沉积绝缘层的方法。该方法是将基片传入真空反应腔，下电极通过热偶精确控制一个较低的温度，腔体在真空状态时开始通O2及He达到设定压力，通气一段时间后向腔体通入已加热汽化的TEOS气体，开启射频电源，达到设定射频功率后，在电极间产生等离子体开始在基片表面沉积氧化硅薄膜。该方法是一种可在低温条件下，采用TEOS源制备出孔洞结构覆盖率高，电学性能优良的氧化硅薄膜，以满足TSV领域生产需求。
【IPC分类】C23C16/513, C23C16/40
【公开号】CN105063576
【申请号】CN201510523287
【发明人】于棚, 刘婧婧, 杜媛婷, 李晶, 吴围, 商庆燕, 常晓娜
【申请人】沈阳拓荆科技有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月24日