氮氧硅薄膜的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种氮氧娃薄膜的制备方法，确切地说是一种使用等离子体化学气相 沉积设备沉积氮氧娃薄膜的方法，属于半导体薄膜制造及应用技术领域。
【背景技术】
[0002] 在半导体集成电路中，绝缘介质薄膜被用于金属层间介质层、纯化层或减反射层， 在半导体制备工艺中起着十分重要的作用。氮氧娃薄膜是一种新型的薄膜材料，具有很好 的光学性能，多应用于半导体集成电路中的减反射层。传统的沉积氮氧娃薄膜的方法，使 用热氧化和化学气相沉积，沉积溫度高，薄膜的各项指标不容易控制。
[0003] 目前，随着半导体技术的不断发展，在集成电路中对薄膜的性能要求越来越高，等 离子体化学气相沉积设备是一种沉积绝缘材料的一种新技术，使用该技术沉积氮氧娃薄膜 溫度较低，制备方法相对比较简单。通过射频和工艺参数的调整，可W得到不同的薄膜性 能。
【发明内容】
[0004] 本发明W解决上述问题为目的，主要解决现有技术使用热氧化和化学法进行气相 沉积，存在沉积溫度高及薄膜的各项指标不容易控制的问题。 阳〇化]为实现上述目的，本发明提供了一种氮氧娃薄膜的制备方法，该方法采用等离子 体化学气相沉积设备来沉积氮氧娃薄膜，通过反应参数的改变可得到不同性能的薄膜。
[0006] 本发明是通过下述具体步骤实现的：
[0007] 1)载物台控溫：下电极通过热偶精确控制溫度；
[0008] 2)装样：基板通过自动传片系统传入反应腔室；
[0009] 3)通气：从反应腔室内的上电极，即喷淋头，通入气体硅烷、笑气、氮气和氮气；
[0010] 4)沉积：由射频系统提供射频，通过等离子体技术沉积薄膜；
[0011] 5)后处理：停止通入主反应源硅烷，利用射频对薄膜表面进行后处理；
[0012] 6)抽真空：工艺停止，反应腔室抽至真空。
[0013] 进一步地，所述氮氧娃薄膜制备方法，其特征在于：该氮氧娃薄膜的沉积溫度可由 15(TC-45(TC。
[0014] 进一步地，所述氮氧娃薄膜制备方法，其特征在于：反应气体为硅烷、笑气、氮气和 氮气。
[0015] 进一步地，所述氮氧娃薄膜制备方法，其特征在于：反应气体中硅烷与笑气的比为 1:1到1:5,硅烷的流量为lOOsccm-SOOsccm;笑气的流量为300sccm-1500sccm;氮气流量 为1000 sccm-9000sccm,氮气流量为 300sccm-7000sccm。
[0016] 进一步地，所述氮氧娃薄膜制备方法，其特征在于：反应压力l-7Torr。 阳017] 进一步地，所述氮氧娃薄膜制备方法，其特征在于：通过载物台的上下运动，来控 制上下电极之间的距离。
[0018] 进一步地，所述氮氧娃薄膜制备方法，其特征在于：反应过程中，射频功率可由 lOOw-lOOOwo
[0019] 进一步地，所述氮氧娃薄膜制备方法，其特征在于：在沉积结束后，通过射频对薄 膜表面进行后处理，此时停止通入主反应源硅烷。
[0020] 进一步地，所述氮氧娃薄膜制备方法，其特征在于：薄膜的沉积速率可达到 1000-4000A/min。
[0021] 进一步地，所述氮氧娃薄膜制备方法，其特征在于：反应基板可W是娃片或玻璃。
[0022] 本发明的有益效果及特点在于：
[0023] 本发明所采用的使用等离子体增强化学气相沉积的方法来制备氮氧娃薄膜，其制 备方法能够实现薄膜的不同溫度的沉积，通过改变不同气体的流量比，可W得到不同膜厚， 不同折射率，不同消光系数的氮氧娃薄膜。可广泛地应用于半导体薄膜制造及应用技术领 域。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明所使用设备的反应腔示意图
【具体实施方式】
[0025] 下面结合具体实施例对本发明的沉积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。本发明使用沈阳拓荆科技有限公司生产的等离子体增强化学 气相沉积设备。设备的反应腔系统如图1所示。 阳026] 实施例1:
[0027] 本发明第一实例制备氮氧娃薄膜的方法，具体步骤如下：
[0028] 1)沉积腔室载物台如图1中反应腔载物台2,即加热盘的溫度为400°C，
[0029] 其控制方式为通过热电偶实时监测和控制溫度
[0030] 2)将晶圆3放入反应腔载物台2上，通过上电极喷淋头1向反应腔室通入气 体硅烷、笑气、氮气及氮气，气体流量分别为硅烷为300sccm;笑气为1IOOsccm;氮气为 SOOOsccm;氮气为 900sccm。
[0031] 3)在腔室通气的同时，设置反应腔室压力为3. 5torr，此压力即为沉积过程中的 反应压力；
[0032] 4)在通气步骤基础上，由射频系统提供射频开始薄膜沉积过程，
[0033] 使用不同的射频反应功率进行氮氧娃薄膜的沉积，结果如下表：
[0034]表1
[0035]
[0036] 实施例I中显示通过改变反应的射频功率，薄膜的沉积速率可W随之增加。
[0037] 实施方式2:
[0038] 本发明第二实例制备氮氧娃薄膜的方法，具体步骤如下：
[0039] 1)沉积腔室载物台如图1中反应腔载物台2,即加热盘溫度为400。其 W40] 控制方式为通过热电偶实时监测和控制溫度
[0041] 2)将晶圆3放入反应腔载物台2上，通过上电极喷淋头1向反应腔室通入气体娃 烧、笑气、氮气及氮气，改变硅烷和笑气流量比，270/900, 285/1000, 300/1100, 315/1200和 330/1300sccm〇
[0042] 3)在腔室通气的同时，设置反应腔室压力为3. 5torr，此压力即为沉积过程中的 反应压力；
[0043] 4)在通气步骤基础上，由射频系统提供射频，射频功率为300W开始薄膜沉积过 程。 W44] 在此实施例中，结果如下表：
[0045]表2
[0046]
实施例2中显示通过改变反应气体硅烷和笑气的流量比，同样可W改变沉积速 率，同时可W改变薄膜的光学常数，实现薄膜在半导体集成电路中的不同应用。
【主权项】
1. 一种氮氧硅薄膜的制备方法，其特征在于：该方法是通过下述具体步骤实现的： (1) 载物台控温：下电极通过热偶精确控制温度； (2) 装样：反应基板通过自动传片系统传入反应腔室； (3) 通气：从反应腔室内的上电极，即喷淋头，通入气体硅烷、笑气、氦气和氮气； (4) 沉积：由射频系统提供射频，通过等离子体技术沉积薄膜； (5) 后处理：停止通入主反应源硅烷，利用射频对薄膜表面进行后处理； (6) 抽真空：工艺停止，反应腔室抽至真空。2. 如权利要求1所述的氮氧硅薄膜的制备方法，其特征在于：所述氮氧硅薄膜的沉积 温度由150 °C -450 °C ;反应压力WTorr。3. 如权利要求1所述的氮氧硅薄膜的制备方法，其特征在于：所述反应气体为硅烷、笑 气、氦气和氮气。4. 如权利要求1所述的氮氧硅薄膜的制备方法，其特征在于：所述反应气体 中硅烷与笑气的比为1:1至1:5,硅烷的流量为100sccm-500sccm ;笑气的流量为 300sccm-1500sccm ;氦气流量为 1000 sccm -9000sccm ;氮气流量为 300sccm-7000sccm，反 应气体混合后通过喷淋头进入反应腔，反应腔引入射频功率进行沉积，可以得到高致密的 薄膜。5. 如权利要求1所述的氮氧娃薄膜的制备方法，其特征在于：该方法是通过载物台的 上下运动，来控制上下电极之间的距离。6. 如权利要求1所述的氮氧硅薄膜的制备方法，其特征在于：反应过程中，射频功率由 100w-1000w〇7. 如权利要求1所述的氮氧硅薄膜的制备方法，其特征在于：在沉积结束后，通过射频 对薄膜表面进行后处理，此时停止通入主反应源硅烷。8. 如权利要求1所述的氮氧硅薄膜的制备方法，其特征在于：薄膜的沉积速率为 1000-4000A/min〇9. 如权利要求1所述的氮氧硅薄膜的制备方法，其特征在于：所述反应基板的材质为 硅片或玻璃。
【专利摘要】氮氧硅薄膜的制备方法，主要解决现有技术使用热氧化和化学法进行气相沉积，存在沉积温度高及薄膜的各项指标不容易控制的问题。实现步骤：1、载物台控温：下电极通过热偶精确控制温度；2、装样：基板通过自动传片系统传入反应腔室；3、通气：从反应腔室内的上电极，即喷淋头，通入气体；4、沉积：由射频系统提供射频，通过等离子体技术沉积薄膜；5、后处理：停止通入主反应源硅烷，利用射频对薄膜表面进行后处理；6、抽真空：工艺停止。反应气体混合后通过喷淋头进入反应腔，反应腔引入射频功率进行沉积，可以得到高致密的薄膜。本发明能够实现薄膜的不同温度的沉积，通过反应参数的改变可得到不同性能、不同膜厚、不同折射率及不同消光系数的氮氧硅薄膜。可广泛地应用于半导体薄膜制造及应用技术领域。
【IPC分类】C23C16/44, C23C16/30, H01L21/02
【公开号】CN105154848
【申请号】CN201510483284
【发明人】曹晓杰, 刘忆军
【申请人】沈阳拓荆科技有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月10日