等离子增强型化学气相沉积方法和装置与流程

本公开涉及半导体制造，特别是涉及一种等离子增强型化学气相沉积方法和装置。

背景技术：

1、在半导体制造工艺中，等离子增强型化学气相沉积（pecvd）得到的薄膜因其优良的电学性能、良好的衬底附着性以及优异的台阶覆盖性，在超大规模集成电路、光电器件、微机电系统中具有广泛地应用，等离子增强型化学气相沉积是在低压化学气相沉积的同时，利用辉光放电等离子对过程施加影响，在衬底上制备出多晶薄膜。

2、但沉积过程结束后，在等离子修复阶段，硅源立即停止供应气流，气动阀由流向沉积腔转为流向泵，导致管路中剩余气体进入泵，此时等离子瞬间减少，由于射频偏压功率依然存在，等离子向沉积腔或晶圆表面轰击，容易导致沉积设备损坏以及晶圆表面颗粒缺陷。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述背景技术问题，提供一种等离子增强型化学气相沉积方法和装置，在等离子修复过程中维持阻抗和等离子场稳定过渡，防止等离子轰击反应腔和晶圆。

2、为实现上述目的及其他目的，根据本公开的各种实施例，本公开的第一方面提供了一种等离子增强型化学气相沉积方法，包括在沉积腔体内对目标对象执行预设等离子增强型化学气相沉积工艺后，控制硅源供应流量阶梯状下降至零；在控制硅源供应流量阶梯状下降至零期间，同步控制沉积工艺的制程气体供应流量增加至目标流量，沉积工艺的硅源载气流量保持稳定，以及沉积工艺的射频偏压功率下降至预设功率值；从硅源供应流量下降至零时刻起，控制制程气体供应流量保持目标流量、硅源载气流量保持稳定，射频偏压功率保持预设功率值，持续预设修复时间后停止供应制程气体、硅源载气及射频偏压。

3、在一些实施例中，控制硅源供应流量阶梯状下降至零，包括控制硅源供应流量在连续的至少两段时间内阶梯状下降至零，其中，连续的至少两段时间均相等，流量缓慢降低，维持阻抗和等离子场稳定过渡。

4、在一些实施例中，连续的至少两段时间中，每段时间包括用于硅源供应流量线性下降的时间及用于硅源供应流量保持稳定的时间。

5、在一些实施例中，每段时间中，线性下降的时间与保持稳定的时间相等。

6、在一些实施例中，控制硅源供应流量阶梯状下降至零，包括：

7、控制硅源供应流量在预设时间内线性下降至第一预设流量值；

8、控制硅源供应流量在预设时间内保持第一预设流量值；

9、控制硅源供应流量在预设时间内线性下降至第二预设流量值；第二预设流量值小于第一预设流量值；

10、控制硅源供应流量在预设时间内保持第二预设流量值；第二预设流量值大于零；

11、控制硅源供应流量在预设时间内线性下降至零。

12、在一些实施例中，控制硅源供应流量在预设时间内从初始流量值线性下降至第一预设流量值；其中，第一预设流量值为初始流量值的一半，第二预设流量值为第一预设流量值的一半，确保在有射频偏压功率时，流量缓慢降低，维持阻抗和等离子场稳定过渡。

13、在一些实施例中，在控制硅源供应流量阶梯状下降至零期间，硅源载气流量、制程气体供应流量的增加量与硅源供应流量的下降量相同，保持沉积腔内总流量稳定，防止等离子体突然减少导致剩余等离子体能量突然增加，加速轰击沉积腔和晶圆，造成沉积腔损伤和晶圆颗粒缺陷。

14、在一些实施例中，在控制硅源供应流量阶梯状下降至零期间，同步控制制程气体供应流量线性增加至目标流量。

15、在一些实施例中，在控制硅源供应流量阶梯状下降至零期间，同步控制射频偏压功率线性下降至预设功率值。

16、本公开第二方面提供了一种等离子增强型化学气象沉积装置，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述等离子增强型化学气相沉积方法中任一项的步骤。

17、上述等离子增强型化学气相沉积方法和装置，通过在沉积腔体内对目标对象执行预设等离子增强型化学气相沉积工艺后，控制硅源供应流量阶梯状下降至零，确保在有射频偏压功率时，流量缓慢降低，维持阻抗和等离子场稳定过渡；在控制硅源供应流量阶梯状下降至零期间，同步控制沉积工艺的制程气体供应流量增加至目标流量，沉积工艺的硅源载气流量保持稳定，以及沉积工艺的射频偏压功率下降至预设功率值，以缓慢降低沉积腔体内等离子能量，防止等离子轰击沉积腔内壁和晶圆；从硅源供应流量下降至零时刻起，控制制程气体供应流量保持目标流量、硅源载气流量保持稳定，射频偏压功率保持预设功率值，持续预设修复时间后停止供应制程气体、硅源载气及射频偏压，保持沉积腔内总流量稳定，维持等离子场稳定过渡。在先进半导体等离子增强型化学气相沉积工艺中，沉积二氧化硅或氮化硅薄膜后，会进行一个等离子修复步骤，以确保硅源反应完全，且保证薄膜表面更致密或工艺步骤之间的等待时间更长，但是在该修复过程中，硅源瞬间停止供应气流，气动阀由流向沉积腔转为流向泵，管路中的剩余气流进入泵，此时射频偏压功率保持不变，但等离子瞬间减少，导致等离子能量突然增加，等离子加速轰击沉积室和晶圆表面，造成设备损坏，减少设备寿命，致使晶圆产生颗粒缺陷。本公开实施例中提供的等离子增强型化学气相沉积方法和装置，通过在沉积过程之后，等离子修复过程之前增加一稳定过程，在该过程中，硅源供应流量阶梯式下降至零，射频偏压功率下降至预设功率值，制程气体供应流量增加至目标流量，在等离子修复阶段，硅源供应流量下降至零后，控制制程气体供应流量保持目标流量、硅源载气流量保持稳定，射频偏压功率保持预设功率值，持续预设修复时间后停止供应制程气体、硅源载气及射频偏压，确保在有射频偏压功率时，流量缓慢降低，维持阻抗和等离子场稳定过渡，保持沉积腔内总流量稳定，防止等离子突然减少导致剩余等离子能量突然增加，避免等离子加速轰击沉积腔和晶圆，提高等离子的稳定性，防止沉积腔内产生电弧和其他损伤，延长沉积腔内部件的使用寿命，减少晶圆产品的颗粒缺陷。

技术特征：

1.一种等离子增强型化学气相沉积方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的等离子增强型化学气相沉积方法，其特征在于，所述控制硅源供应流量阶梯状下降至零，包括：

3.根据权利要求2所述的等离子增强型化学气相沉积方法，其特征在于，所述连续的至少两段时间中，每段时间包括用于所述硅源供应流量线性下降的时间及用于所述硅源供应流量保持稳定的时间。

4.根据权利要求3所述的等离子增强型化学气相沉积方法，其特征在于，所述每段时间中，所述线性下降的时间与所述保持稳定的时间相等。

5.根据权利要求1-4任一项所述的等离子增强型化学气相沉积方法，其特征在于，所述控制硅源供应流量阶梯状下降至零，包括：

6.根据权利要求5所述的等离子增强型化学气相沉积方法，其特征在于，控制所述硅源供应流量在预设时间内从初始流量值线性下降至所述第一预设流量值；

7.根据权利要求1-4任一项所述的等离子增强型化学气相沉积方法，其特征在于，在控制所述硅源供应流量阶梯状下降至零期间，所述硅源载气流量、所述制程气体供应流量的增加量与所述硅源供应流量的下降量相同。

8.根据权利要求1-4任一项所述的等离子增强型化学气相沉积方法，其特征在于，在控制所述硅源供应流量阶梯状下降至零期间，同步控制所述制程气体供应流量线性增加至所述目标流量。

9.根据权利要求1-4任一项所述的等离子增强型化学气相沉积方法，其特征在于，在控制所述硅源供应流量阶梯状下降至零期间，同步控制所述射频偏压功率线性下降至所述预设功率值。

10.一种等离子增强型化学气相沉积装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-9任一项所述方法的步骤。

技术总结
本公开涉及一种等离子化学气相沉积方法和装置，包括：在沉积腔体内对目标对象执行预设等离子增强型化学气相沉积工艺后，控制硅源供应流量阶梯状下降至零；在控制硅源供应流量阶梯状下降至零期间，同步控制沉积工艺的制程气体供应流量增加至目标流量，沉积工艺的硅源载气流量保持稳定，射频偏压功率下降至预设功率值；从硅源供应流量下降至零时刻起，控制制程气体供应流量保持目标流量、硅源载气流量保持稳定，射频偏压功率保持预设功率值，持续预设修复时间后停止供应制程气体、硅源载气及射频偏压。本公开实施例能够维持阻抗和等离子场稳定过渡，防止沉积腔内产生电弧和其他损伤，延长沉积腔内部件的使用寿命，减少晶圆产品的颗粒缺陷。

技术研发人员：何守俊,杨军
受保护的技术使用者：合肥晶合集成电路股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15