通过调整宝石球高度获得不同性能氮化硅薄膜的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种离子体处理装置中不改变工艺参数可实现不同性能氮化硅薄膜 沉积的方法，确切地说是通过调整宝石球高度获得不同性能氮化硅薄膜的方法，属于半导 体薄膜的制造及应用技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，随着半导体技术的不断发展，所需氮化硅薄膜的种类越来越多，实现不同性 能薄膜的沉积方法，一般是采用现有的等离子体处理装置通过调整工艺参数来实现的。其 沉积速率及不同应力的氮化硅薄膜沉积工艺参数多，调整的过程较复杂，工作效率低，产品 质量难以控制。
【发明内容】
[0003] 本发明以解决上述问题为目的，鉴于实现不同性能氮化硅薄膜而提出的，其目的 是提供一种不改变沉积工艺参数而实现不同性能氮化硅薄膜的沉积方法。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种通过调整宝石球高度获得不同 性能氮化硅薄膜的方法，该方法是通过对加热盘上宝石球的高度进行调整来实现对薄膜的 沉积速率、应力的调整。该方法只有一个变量，改变宝石球高度，使衬底在等离子体处理装 置中的阻抗发生变化，从而可沉积的薄膜沉积速率与应力均有差异。
[0005] 具体实现步骤：
[0006] 该方法采用宝石球（2)作为衬底（1)与加热盘（3)间的支撑及通过选择宝石球 (2)的高度来实现间距的调整，并将其设置于半导体镀膜设备的反应腔室中。通过调整衬底 与加热盘间距离，即调整宝石球高度，实现氮化硅薄膜性能的调整。
[0007] 进一步地，所述方法，其特征在于：通过调整衬底与加热盘间距离，即调整宝石球 高度，来改变衬底的阻抗；
[0008] 进一步地，所述方法，其特征在于：通过调整衬底与加热盘间距离，即调整宝石球 高度，来改变衬底上所沉积薄膜的沉积速率；
[0009] 进一步地，所述方法，其特征在于：通过调整衬底与加热盘间距离，即调整宝石球 高度，来改变衬底上所沉积薄膜的应力。
[0010] 所述衬底（1)与加热盘（2)间的宝石球至少设3个。
[0011] 所述宝石球的高度0· 02至0· 25mm。
[0012] 本发明的有益效果及特点：
[0013] 本发明能够简单有效地通过调整宝石球高度来实现调整沉积的氮化硅薄膜的性 能。具有构思科学、易于实现的特点。可广泛应用于半导体薄膜的制造及应用技术领域。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明的结构示意图。
[0015] 图2是使用相同的工艺配方，分别在不同宝石球高度下，进行等离子体处理的沉 积速率情况对比图。
[0016] 图3是以宝石球高度为X轴，y轴是在不同宝石球高度下对应沉积薄膜的应力。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。根据下面说明，本发明 的优点和特征将更清楚。本文以射频电离方式形成等离子体为例，对本发明的方法进行描 述。需说明的是，实施例所用的附图均采用简化图，以便于辅助实施例的解释说明。
[0018] 实施例1 :
[0019] 参考图1，是衬底与加热盘的示意图，本发明的衬底1与加热盘3形成相对距离。 所述加热盘3与衬底1处于反应腔室中的相对位置，即加热盘上表面与衬底距离d，即：宝 石球2的高度。调整不同的d值可沉积不同性能的氮化硅薄膜。通过调整加热盘上宝石球 高度实现半导体等离子体处理装置中不改变工艺参数情况下沉积不同性能的薄膜。
[0020] 参考图1，加热盘3上设有至少3个高度一致的宝石球2,用于避免衬底1与加热 盘3的直接接触而导致的金属污染和颗粒问题。
[0021] 参考图1，不同宝石球2高度，衬底1表面的冷态阻抗大小不同，从而沉积薄膜的沉 积速率、应力表现也不同，本实施例衬底是300_硅片。
[0022] 参考图2,该图是以宝石球2高度为X轴，y轴是在不同宝石球2高度下对应沉积 薄膜的沉积速率。使用相同的工艺配方，分别在不同宝石球2高度下，进行等离子体处理的 沉积速率情况对比图。
[0023] 参考图3,该图是以宝石球2高度为X轴，y轴是在不同宝石球2高度下对应沉积 薄膜的沉积速率。可见，宝石球2高度越高，薄膜的沉积速率越低。若想获得高沉积速率的 氮化娃薄膜，除进行工艺参数（压力、极间距、高频功率、低频功率、硅烷流量、氨气流量、氮 气流量）的调整外，还可以通过调整衬底1与加热盘3间的距离，即调整宝石球2的高度来 实现，宝石球2高度降低，那么相应氮化硅薄膜的沉积速率增大，例如，当前宝石球2高度 为0. 15mm，对应氮化硅薄膜的沉积速率为660〇A/min,若沉积速率增大至7200 A/min， 则宝石球2高度调整至0. 05mm即可实现。可调整的沉积速率以沈阳拓荆科技有限公司 PF-300T氮化硅工艺为基准，沉积速率可调整范围最高可达到780〇A/mi.n。
[0024] 请参考图3,是使用相同的工艺配方，分别在不同宝石球2高度下，进行等离子体 处理的应力情况对比图。该图是以宝石球2高度为X轴，y轴是在不同宝石球2高度下对应 沉积薄膜的应力。可见，宝石球2高度越高，薄膜的应力越大。若需要沉积低应力的薄膜，可 通过降低加热盘3上宝石球2高度来实现。若想获得低应力的氮化硅薄膜，除进行工艺参 数（压力、极间距、高频功率、低频功率、硅烷流量、氨气流量、氮气流量）的调整外，还可以 通过调整衬底1与加热盘3间的距离，即调整宝石球2的高度来实现，宝石球2高度降低， 那么相应氮化硅薄膜的应力也降低，例如，当前宝石球2高度为0. 15_，对应氮化硅薄膜的 沉积速率为OMPa，若应力需要降至-150至-lOOMPa，那么宝石球2高度调整至0. 05mm即可 实现。可调整的薄膜应力以沈阳拓荆科技有限公司PF-300T氮化硅工艺为基准，应力可调 整范围最低可达到-200MPa。
【主权项】
1. 一种通过调整宝石球高度获得不同性能氮化硅薄膜的方法，其特征在于：该方法是 采用宝石球作为衬底与加热盘间的支撑及通过选择宝石球的高度来实现间距的调整，并将 其设置于半导体镀膜设备的反应腔室中。2. 如权利要求1所述的通过调整宝石球高度获得不同性能氮化硅薄膜的方法，其特征 在于：通过调整衬底与加热盘间距离，即调整宝石球高度，来改变衬底的冷态阻抗。3. 如权利要求1所述的通过调整宝石球高度获得不同性能氮化硅薄膜的方法，其特征 在于：通过调整衬底与加热盘间距离，即调整宝石球高度，来改变衬底上所沉积薄膜的沉积 速率。4. 如权利要求1所述的通过调整宝石球高度获得不同性能氮化硅薄膜的方法，其特 征在于：通过调整衬底与加热盘间距离，即调整宝石球高度，来改变衬底上所沉积薄膜的应 力。5. 如权利要求1所述的通过调整宝石球高度获得不同性能氮化硅薄膜的方法，其特征 在于：所述衬底采用300mm娃片。6. 如权利要求1所述的通过调整宝石球高度获得不同性能氮化硅薄膜的方法，其特征 在于：所述衬底与加热盘间的宝石球至少设3个。7. 如权利要求1所述的通过调整宝石球高度获得不同性能氮化硅薄膜的方法，其特征 在于：所述宝石球的高度〇. 02至0. 25mm。8. 如权利要求7所述的通过调整宝石球高度获得不同性能氮化硅薄膜的方法，其特征 在于：所述宝石球高度为0. 15_，对应氮化硅薄膜的沉积速率为660()A/min，若沉积速率 增大至7200A/min,则宝石球高度调整至〇.〇5mm即可实现，沉积速率可调整范围最高达 7 8_為Zmins9. 如权利要求7所述的通过调整宝石球高度获得不同性能氮化硅薄膜的方法，其 特征在于：所述宝石球高度为0. 15mm，对应氮化娃薄膜的沉积速率为OMPa，若应力需 要降至-150至-lOOMPa，那么宝石球高度调整至0. 05mm即可实现，应力调整范围最低 达-200MPa。
【专利摘要】一种通过调整宝石球高度获得不同性能氮化硅薄膜的方法，该方法能够在半导体等离子体处理装置中实现不改变工艺参数而实现不同薄膜性能。该方法是采用宝石球作为衬底与加热盘间的支撑及通过选择宝石球的高度来实现间距的调整，并将其设置于半导体镀膜设备的反应腔室中。本发明可通过调整衬底与加热盘间距离，即调整宝石球高度可改变衬底的阻抗、沉积速率及改变衬底上所沉积薄膜的应力。所述衬底与加热盘间的宝石球至少设3个。本发明能够简单有效地通过调整宝石球高度来实现调整沉积的氮化硅薄膜的性能。具有构思科学、易于实现的特点。可广泛应用于半导体薄膜的制造及应用技术领域。
【IPC分类】H01L21/318
【公开号】CN105047559
【申请号】CN201510492800
【发明人】戚艳丽, 刘亿军, 杨凌旭
【申请人】沈阳拓荆科技有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月12日