一种改善薄膜沉积均匀度的方法与流程

本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种改善薄膜沉积均匀度的方法。

背景技术：

原子层沉积法(ald，atomiclayerdeposition)相较于一般的低压化学气相沉积法(lpcvd，lowpressurechemicalvapordeposition)是将物质以单一原子膜形式一层一层的沉积在基底表面，具自我限制性化学吸附反应(self-limitingchemisorption)，即沉积饱和后不会再沉积反应，不会因为过多特气而过度饱和吸附，故具有很好的台阶覆盖率及均匀度，并可精准控制所需的薄膜厚度。

然而随着制程线宽不断的微缩，反映在产品厚度上的负载效应更加明显，也加深了控制产品上薄膜厚度与均匀度的困难度。原子层沉积法和低压化学气相沉积法一般需要采用低压炉管进行薄膜沉积。将装载了芯片的晶舟送入低压炉管中，通过旋转晶舟可使薄膜均匀的沉积在芯片上。通常晶舟可装载多片芯片用于进行批量生产。在低压炉管薄膜沉积生长过程中，由于晶舟转动时，制程气体是藉由注射器喷出，从芯片边缘向中心扩散沉积，形成的薄膜，如氧化锆等，在芯片边缘的厚度会比芯片中心还要厚。此外，现有晶舟在头尾位置部分通常放置有挡控片，临近挡控片的产品边缘厚度会比远离挡控片的产品边缘厚度更厚，导致批量生产的产品良率偏低。

因此，实有必要改良现有技术以提高低压炉管薄膜沉积的均匀度。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术，本发明的目的在于提供一种改善薄膜沉积均匀度的方法，用于改善现有技术中在低压炉管薄膜沉积厚度不均的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善薄膜沉积均匀度的方法，包括如下步骤：

采用晶舟承载多片晶圆，所述晶舟具有头部和尾部，所述多片晶圆排列放置于所述头部和所述尾部之间，在所述多片晶圆与所述头部，和/或在所述多片晶圆与所述尾部之间放置档控片；及，

将承载有所述晶圆和所述档控片的晶舟置于反应炉管中并进行薄膜沉积；

其中，所述档控片具有非平坦表面结构。

可选地，所述档控片的非平坦表面结构包括凹槽、凸脊、凹坑、凸起中的一种或多种。

可选地，所述档控片与所述晶圆一同卡持于所述晶舟中，所述档控片具有与所述晶圆相同的边缘轮廓。

可选地，所述档控片采用与所述晶圆相同的半导体衬底材料。

可选地，所述反应炉管为低压炉管。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种薄膜沉积用档控片，其中：

所述档控片具有非平坦表面结构，所述档控片具有与待沉积晶圆相同的边缘轮廓；所述档控片与所述晶圆采用相同的半导体衬底材料。

可选地，所述非平坦表面结构包括凹槽、凸脊、凹坑、凸起中的一种或多种。

可选地，所述非平坦表面结构包含刻蚀图案。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种薄膜沉积用档控片的制作方法，包括如下步骤：

提供一基片；

在所述基片的表面形成光阻层并光刻图形化；

以图形化的所述光阻层为掩模，刻蚀入所述基片，使所述基片具有非平坦表面结构；及，

去除图形化的所述光阻层，以制成档控片，所述档控片具有与待沉积晶圆相同的边缘轮廓，所述档控片与所述晶圆采用相同的半导体衬底材料。

可选地，所述非平坦的表面结构包括凹槽、凸脊、凹坑、凸起中的一种或多种。

如上所述，本发明的改善薄膜沉积均匀度的方法，具有以下有益效果：

本发明研发导入具有非平坦的结构性的挡控片取代现有技术中的平坦的挡控片，藉由增加挡控片吸附面积增加吸附气体能力，可有效地降低临近挡控片产品边缘厚度。藉由导入新型具结构性挡控片可以有效改善芯片膜厚均匀度，平滑晶舟位置边缘良率损失的曲线以提升产品良率。

附图说明

图1显示为本发明实施例提供的改善薄膜沉积均匀度方法的示意图。

图2显示为本发明实施例提供的薄膜沉积用档控片的截面示意图。

图3显示为本发明实施例提供的薄膜沉积用档控片的制备流程示意图。

图4a显示为本发明方法采用具非平坦表面结构的挡控片沉积薄膜的实例一示意图；图4b显示为实例一得到的临近挡控片的晶圆厚度剖视图。

图5a显示为采用表面平坦的档控片沉积薄膜的实例二示意图；图5b显示为实例二得到的临近挡控片的芯片厚度剖视图。

图6显示为采用本发明方法沉积薄膜与现有技术沉积薄膜的芯片边缘良率损失对比图。

元件标号说明

100反应炉管

200晶舟

300晶圆

401基片

400档控片

4001刻蚀图案

400’平坦档控片

500掩膜

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

经长期的实践操作与研究分析，本发明的发明人发现，在低压炉管中进行薄膜沉积时，现有晶舟头尾位置部分所摆放的挡控片由于表面平坦，吸附面积远小于有表面积图案的产品，因此会造成临近挡控片的产品边缘厚度会比远离挡控片的产品边缘厚度更厚，导致良率偏低。

为了改善现有技术中在低压炉管薄膜沉积厚度不均的问题，本发明提供一种改善薄膜沉积均匀度的方法，如图1所示，包括如下步骤：

采用晶舟200承载多片晶圆300，所述晶舟200具有头部和尾部，所述多片晶圆300排列放置于所述头部和所述尾部之间；在所述多片晶圆300与所述头部，和/或在所述多片晶圆300与所述尾部之间放置有档控片400；

将承载有所述晶圆300和所述档控片400的晶舟置于反应炉管100中并进行薄膜沉积；

其中，所述档控片400具有非平坦表面结构。

具体地，所述档控片400的非平坦表面结构可以包括凹槽、凸脊、凹坑、凸起中的一种或多种，例如，多个凹槽、多个凹坑和凸起、多个凸脊等。在档控片400表面设计非平坦结构可以增加档控片400表面的吸附面积，从而增加其吸附气体的能力。需要说明的是，本发明对所述档控片400表面的具体图案、结构形状、深度、宽度等均没有特殊限制，可增加档控片400表面吸附面积的表面结构均可采用。

在本发明的一些实施例中，所述档控片400可以与所述晶圆300一同卡持于所述晶舟200中，所述档控片400可具有与所述晶圆300相同的边缘轮廓。具体地，所述档控片400可以与所述晶圆采用相同的基底材料或其他任何适合的材料，例如所述档控片400可以为半导体晶圆，如硅片等。

具体地，所述反应炉管100为低压炉管，可用于低压化学气相沉积、原子层沉积等薄膜沉积方法。

请参阅图2，本发明提供的薄膜沉积用档控片400具有非平坦表面结构。所述非平坦表面结构可以包括凹槽、凸脊、凹坑、凸起中的一种或多种。例如，多个凹槽、多个凸脊、或多个凹坑和/或凸起等。具体地，所述非平坦表面结构可以包含刻蚀图案4001。需要说明的是，图2仅示意了一种可能的形状，本发明对所述档控片400表面的具体图案、结构形状、深度、宽度等均没有特殊限制，可增加档控片400表面吸附面积的表面结构均可采用。

所述档控片400可以与晶圆300一同卡持于晶舟200中，在此种情况下，所述档控片400可以具有与所述晶圆300相同的边缘轮廓，以便在晶舟200上进行装载和卸载等操作。具体地，所述档控片400可以与所述晶圆300采用相同的基底材料或其他任何适合的材料。

下面请参阅图3进一步详细说明本发明提供的薄膜沉积用档控片的制作方法，包括如下步骤：

提供一基片401；

在所述基片401表面形成图形化的掩膜500；

沿图形化的所述掩膜500刻蚀入所述基片401，得到非平坦表面结构；

去除所述掩膜500。

其中，所述非平坦表面结构包括可以包括凹槽、凸脊、凹坑、凸起中的一种或多种，例如，多个凹槽、多个凹坑和凸起、多个凸脊等。具体地，所述非平坦表面结构包含刻蚀图案4001。本发明对图形化掩膜500的图案没有特殊限制；对刻蚀图案4001的结构形状、深度、宽度等也没有特殊限制，可增加档控片400表面吸附面积的工艺条件均可采用。

具体地，所述刻蚀可以为干法刻蚀或湿法刻蚀。

具体地，所述掩膜500可以为光阻层，通过光刻工艺形成图形化的所述光阻层。

具体地，所述基片401采用与预沉积薄膜的晶圆相同的基底材料，例如为硅片。

图4a为本发明方法采用具非平坦表面结构的挡控片沉积薄膜的实例一示意图。在实例一中，多片晶圆300承载于晶舟上，排列放置于晶舟的头部和尾部之间；在多片晶圆300与晶舟头部，和/或在多片晶圆300与晶舟尾部之间放置有具有非平坦表面结构的档控片400；将承载有晶圆300和具有非平坦表面结构的档控片400的晶舟置于反应炉管中并进行薄膜沉积；薄膜沉积时，反应气体如箭头所示流过。图4b为实例一得到的临近挡控片的晶圆厚度剖视图。

图5a为采用表面平坦的档控片沉积薄膜的实例二示意图，图5b为实例二得到的临近挡控片的芯片厚度剖视图。其中，图4a所示与图5a所示的实例区别仅在于采用的档控片不同，实例一采用具非平坦表面结构的挡控片400，实例二采用平坦档控片400’。对比图4b与图5b可见，相较于平坦档控片400’，采用具非平坦表面结构的挡控片400沉积薄膜可有效地降低临近挡控片的芯片的边缘厚度。

图6显示了分别利用本发明方法采用具非平坦表面结构的挡控片沉积薄膜与现有技术采用表面平坦的档控片沉积薄膜的芯片边缘良率损失对比图，其中现有技术采用表面平坦的档控片沉积薄膜得到的数据线用虚线表示，采用本发明方法采用具非平坦表面结构的挡控片沉积薄膜得到的数据线用实线表示。通过实验数据可见，导入新型的具非平坦表面结构的挡控片可以有效改善芯片膜厚均匀度，平滑晶舟位置芯片边缘良率损失的曲线，尤其是在靠近晶舟头尾部分采用本发明方法的芯片膜厚均匀度优于现有技术。

综上所述，本发明研发导入具有非平坦的结构性的挡控片取代现有技术中的平坦的挡控片，藉由增加挡控片吸附面积增加吸附气体能力，可有效地降低临近挡控片产品边缘厚度。藉由导入新型具结构性挡控片可以有效改善芯片膜厚均匀度，平滑晶舟位置边缘良率损失的曲线以提升产品良率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。