一种低应力氮化硅薄膜的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制备技术领域，尤其涉及一种低应力氮化硅薄膜的制备方法。
【背景技术】
[0002] 在化合物半导体砷化镓pHEMT生产制造过程中，氮化硅薄膜硬度高且是高k值的 绝缘介质，是一种良好的湿气和Na+的阻挡层。一般用来作为器件的表面钝化和防止污染 (如尘埃、水汽、酸气等)、划伤和颗粒保护、金属层隔离介质、电容器介质等。
[0003] PECVD法(等离子体增强化学气相沉积法)生长的氮化硅薄膜可有效防止水汽和钠 离子沾污，具有更好的热稳定性，但沉积时附加额外应力的氮化硅薄膜将通过裂隙的形成 而释放应力，有裂隙的薄膜使薄膜的表面变粗，且杂质也会渗透到晶圆内，严重时将导致短 路，且因砷化镓是压电材料，氮化硅的应力可降低其电晶体的性能参数，如饱和电流Idss、击 穿电压Bv、跨导gni、截止电压VP和微波性能等。
[0004] 介质膜应力大小与厚度以及介质种类有关，人们有时选择合适的厚度使压缩应力 和拉伸应力适中，有时选用应力相反的两种介质（如氮化硅/氧化硅双层膜)，取得应力的平 衡，避免对器件的性能以及可靠性造成影响，但在工业应用中，制备两种介质膜会造成制程 时间和器件成本的增加，所需的成本较高。
[0005] 传统的PECVD氮化硅沉积方式采用SiHjP NH3或SiH4和N 2反应生成氮化硅薄膜， 近来也有试验在SiHjP NH3的基础上加入N2，利用氮等离子体轰击来增强Si-N键合力从而 提高薄膜密度，但对于砷化镓pHEMT器件而言，该方法仍存在不足之处，容易生成具有张应 力的氮化硅薄膜。
[0006] 因此，现有技术中在制备氮化硅薄膜中应力较大，不适于砷化镓器件的要求的技 术问题。
【发明内容】
[0007] 本发明通过提供一种低应力氮化硅薄膜的制备方法，解决了现有技术中在制备氮 化硅薄膜中应力较大，不适于砷化镓器件的要求的技术问题，进而实现了能够制备出低应 力的氮化硅薄膜的技术效果。
[0008] 本发明实施例的技术方案具体为： 一种低应力氮化硅薄膜的制备方法，包括如下步骤： S10,将晶圆载入反应腔后对所述反应腔进行抽真空，将所述反应腔的真空度保持在预 设真空度，且保持第一预设时长； S20,控制所述反应腔内的温度值至预设温度值，且保持第二预设时长； S30,向所述反应腔内分别通入第一流量的SiH4气体、第二流量的NH3气体、第三流量的 N2气体和第四流量的He气体，并在通入各气体后，保持第三预设时长； S40,进行射频点火，使各气体形成等离子体状态并相互间发生反应，在所述晶圆表面 生成氮化娃薄膜。
[0009] 进一步地，在S40之后，还包括： 向所述反应腔内进行N2吹扫及破真空之后，将晶圆载出。
[0010] 进一步地，所述预设真空度的范围为500-2000毫托。
[0011] 进一步地，所述预设温度值的范围为230°C -350°C。
[0012] 进一步地，所述第一流量为640sccm，第二流量为20sccm，第三流量为lOOOsccm， 第四流量为3500sccm。
[0013] 进一步地，在S40中，进行射频点火的射频功率的范围为120W-190W，且射频功率 的波动幅度在预设功率值的± 10%范围内。
[0014] 进一步地，所述第一预设时长、第二预设时长和第三预设时长均为10秒。
[0015] 本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点： 由于采用将晶圆载入反应腔后对反应腔腔体内气体抽真空，并将该腔体内的压强控制 至预设真空度，且保持第一预设时长之后，控制反应腔内的温度值至预设温度值，保持第二 预设时长之后，向反应腔内分别通入第一流量的SiH 4气体、NH3气体、N2气体、He气体，在通 入各气体后，保持第三预设时长之后，进行射频点火，使各气体形成等离子体状态并相互间 发生反应，在晶圆表面生成氮化硅薄膜，解决了现有技术中在制备氮化硅薄膜中应力较大， 不适于砷化镓器件的要求的技术问题，实现了能够制备出低应力的氮化硅薄膜的技术效 果。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明实施例中低应力氮化硅薄膜的制备方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0017] 本发明通过提供一种低应力氮化硅薄膜的制备方法，解决了现有技术中在制备氮 化硅薄膜中应力较大，不适于砷化镓器件的要求的技术问题，进而实现了能够制备出低应 力的氮化硅薄膜的技术效果。
[0018] 为了解决上述现有技术中在制备氮化硅薄膜中应力较大，不适于砷化镓器件的要 求的技术问题，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说 明。
[0019] 本发明实施例提供一种低应力氮化硅薄膜的制备方法，如图1所示，包括如下内 容：S10,将晶圆载入反应腔后对反应腔进行抽真空，将反应腔的真空度保持在预设真空 度，且保持第一预设时长，首先，在该反应腔腔体内载入晶圆，具体在制备该氮化硅薄膜时， 在该晶圆上形成该氮化硅薄膜。具体的，在S10中，该预设真空度具体为500-2000毫托 (mTorr)，当然，根据具体情况，还可以设定在其他真空度下，在本发明实施例中不作具体限 定，在通过真空栗抽取气体，控制该真空度保持在预设真空度之后，需要保持第一预设时 长，是为了保障该反应腔内的真空度能够稳定一段时间，这段时间具体可以是l〇s。然后，执 行S20,控制反应腔内的温度值至预设温度值，并保持第二预设时长，在具体的实施方式中， 该设定温度值具体为在230°C -350°C之间的值，当然，也不限定于该预设温度值，根据具体 情况进行设定，在温度达到该预设温度值之后，保持第二预设时间，比如l〇s，以保证该反应 腔腔体工艺温度的均匀性。
[0020] 上述步骤中S10和S20都是为制备该低应力的