专利名称：半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法。
背景技术：
在半导体器件制备过程中，通常需要在晶片上形成各种各样的薄膜，其中，最常见的一种薄膜即为氮化硅(Si3N4)层。现有技术的半导体器件中，氮化硅层有各种用途，如用做扩散阻挡层、钝化层、ONO结构中的存储层等。然而，不同用途的氮化硅层，其特性需求也不同，业界通常用氮化硅层的折射率(RI)来反映不同氮化硅层的应力特性。氮化硅层通常采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition, CVD)的方式形成。在沉积形成氮化硅层的过程中，二氯硅烷(SiH2Cl2)、氨气(NH3)等反应气体经过气体注入管从沉积炉(furnace)的底部进入沉积炉管(tube)内，并且与放在晶舟(boat)上的晶片发生化学反应，从而形成氮化硅层。然而，半导体器件制备过程中，如果要获得不同折射率的氮化硅层，就需要改变氮化硅沉积过程的工艺参数(如压强、二氯硅烷和氨气的比例)，因此，现有技术制备不同折射率的氮化硅层的方法工作复杂、周期长、成本高。进一步的，在沉积形成氮化硅层的过程中，氮化硅层也会形成在沉积炉管和晶舟上，因此，需要对沉积炉进行定期维护(Preventive Maintenance，PM)。当在同一沉积炉中形成不同折射率的氮化硅层时，由于不同折射率的氮化硅层的应力也不同，沉积在沉积炉管和晶舟上的不同折射率的氮化硅层会因应力不匹配(mismatch)而容易脱落(peeling)， 导致晶片上形成颗粒物(particle)，增加了晶片的报废机率，从而缩短了沉积炉定期维护的周期。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法。一种半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法，包括如下步骤形成基准折射率的氮化硅层；对所述氮化硅层进行快速热处理以改变所述氮化硅层的折射率。上述方法优选的一种技术方案，采用化学气相沉积的方式形成所述基准折射率的
氮化硅层。上述方法优选的一种技术方案，所述快速热处理过程的温度范围是800°C到 1200 "C。上述方法优选的一种技术方案，在800°C到1200°C的温度范围内，所述氮化硅层的折射率的增加幅度随着温度的升高而增加。上述方法优选的一种技术方案，所述氮化硅层的折射率的增加幅度随着快速热处理过程的时间的增加而增加。上述方法优选的一种技术方案，所述快速热处理过程的时间范围是0到150秒。上述方法优选的一种技术方案，所述快速热处理过程中，氮气的流量范围为0 20slm，氧气的流量范围为0 20slm。与现有技术相比，本发明的氮化硅层的制备方法不需要改变氮化硅沉积过程的工艺参数，就可以获得不同折射率的氮化硅层，制备周期短，工艺简单，成本低。且由于在沉积炉内仅会沉积形成基准折射率的氮化硅层，沉积炉管和晶舟上的氮化硅层不会因应力不匹配而容易脱落，避免了晶片上颗粒物的形成，有利于延长沉积炉定期维护的周期。
图1是本发明的半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法的流程图。图2是本发明的方法中氮化硅层折射率的增加幅度随快速热处理温度的变化曲线图。图3是本发明的方法中氮化硅层折射率的增加幅度随快速热处理时间的变化曲线图。
具体实施例方式本发明的半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法，先形成基准折射率的氮化硅层，然后对氮化硅层进行快速热处理以改变所述氮化硅层的折射率，有利于简化氮化硅层的制备工艺和缩短制备周期。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。请参阅图1，图1是本发明的半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法的流程图。本发明的氮化硅层的制备方法包括如下步骤首先，形成基准(baseline)折射率的氮化硅层。所述氮化硅层可以为化学气相沉积的方式形成。所述氮化硅层可以为扩散阻挡层、钝化层、ONO结构中的存储层或者其他本领域公知类型的氮化硅层。所述氮化硅层的基准折射率可以根据设计需要而自由设置。对所述氮化硅层进行快速热处理(Rapid Thermal Process,RTP)以改变所述氮化硅层的折射率。优选的，所述快速热处理过程中，压力可以是低压或常压；氮气(N2)的流量范围为 0 20slm(Standard Liter per Minute, SLM)；氧气(O2)的流量范围为 0 20slm ； 温度和时间可根据需求调整。优选的，所述快速热处理过程的时间范围可以是0到150秒， 所述快速热处理过程的温度范围可以是800°C到1200°C。在800°C到1200°C的温度范围内， 所述氮化硅层的折射率的增加幅度随着温度的升高而增加，如图2所示。所述氮化硅层的折射率的增加幅度随着快速热处理过程的时间的增加而增加，如图3所示。与现有技术相比，本发明的氮化硅层的制备方法中，先形成基准折射率的氮化硅层，然后对氮化硅层进行快速热处理，从而在基准折射率的氮化硅层的基础上，获得新的折射率的氮化硅层。本发明的氮化硅层的制备方法不需要改变氮化硅沉积过程中的工艺参数，就可以获得不同折射率的氮化硅层，制备周期短，工艺简单，成本低。且由于在沉积炉内仅会形成基准折射率的氮化硅层，沉积炉管和晶舟上的氮化硅层不会因应力不匹配而容易脱落，避免了晶片上颗粒物的形成，有利于延长沉积炉定期维护的周期。在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明并不限于在说明书中所述的具体实施例。
权利要求
1.一种半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤形成基准折射率的氮化硅层；对所述氮化硅层进行快速热处理以改变所述氮化硅层的折射率。
2.如权利要求1所述的半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法，其特征在于，采用化学气相沉积的方式形成所述基准折射率的氮化硅层。
3.如权利要求1所述的半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法，其特征在于，所述快速热处理过程的温度范围是800°C到1200°C。
4.如权利要求3所述的半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法，其特征在于，在 800°C到1200°C的温度范围内，所述氮化硅层的折射率的增加幅度随着温度的升高而增加。
5.如权利要求1所述的半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法，其特征在于，所述氮化硅层的折射率的增加幅度随着快速热处理过程的时间的增加而增加。
6.如权利要求5所述的半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法，其特征在于，所述快速热处理过程的时间范围是0到150秒。
7.如权利要求1所述的半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法，其特征在于，所述快速热处理过程中，氮气的流量范围为0 20slm，氧气的流量范围为0 20slm。
全文摘要
本发明涉及一种半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法，包括如下步骤形成基准折射率的氮化硅层；对所述氮化硅层进行快速热处理以改变所述氮化硅层的折射率。本发明的氮化硅层的制备方法不需要改变氮化硅沉积过程的工艺参数，就可以获得不同折射率的氮化硅层，制备周期短，工艺简单，成本低。
文档编号H01L21/318GK102243999SQ20111017648
公开日2011年11月16日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者张永福 申请人:上海宏力半导体制造有限公司