可改善成膜均匀性的化学气相沉积方法及设备与流程

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种可改善成膜均匀性的化学气相沉积方法及设备。

背景技术：

1、在半导体晶圆的制造工艺中，化学气相沉积是形成薄膜结构的主要工艺之一。其中，薄膜均匀性是表征化学气相沉积工艺成膜质量和稳定性的重要指标。随着半导体工艺特征尺寸的不断减小，半导体工艺制程对于薄膜均匀性的要求也日益提高。

2、目前，等离子体增强化学气相沉积（pecvd）已广泛应运用于晶圆制造的成膜工艺中，其具有沉积温度低、沉积速率快及成膜致密性好等优点，可用于各类介质层或导电层薄膜的制备。pecvd工艺一般采用rf电源产生等离子体，通过激发反应腔内的工艺气体电离，产生化学沉积反应，并最终在晶圆上生成沉积膜。

3、然而，发明人经大量研究发现，在rf电源的反应腔内的点火过程中，往往会由于腔体压力或特气种类等的变化而出现比较大且不稳定的反射功率。反射功率会导致射频能量出现损失，使施加于反应过程的实际功率降低，进而造成反应腔内的成膜速率发生变化，最终导致成膜厚度出现波动，影响膜厚的晶圆片间均匀性。晶圆片间均匀性的波动会影响工艺稳定性，进而使产品良率发生波动。因此，如何在pecvd工艺中减小反射功率对于成膜厚度片间均匀性的影响，是提升pecvd工艺稳定性及产品良率的重要课题。

4、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可改善成膜均匀性的化学气相沉积方法及设备，用于解决现有技术中反射功率对于pecvd工艺成膜厚度片间均匀性影响等问题。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种可改善成膜均匀性的化学气相沉积方法，包括如下步骤：

3、在化学气相沉积工艺第一阶段中，对射频信号的反射功率进行信号采样；

4、在化学气相沉积工艺第二阶段中，根据所述反射功率的采样信号对所述射频信号的时间或功率进行补偿；

5、对所述射频信号的时间补偿满足如下条件：

6、

7、上式中，t为总工艺时间，t1为第一阶段工艺时间，tp为采样时间，为补偿工艺时间，a为采样间隔时间，pt为采样时的反射功率，p为射频信号功率，ct为时间补偿系数；

8、对所述射频信号的功率补偿满足如下条件：

9、

10、上式中，p1为第一阶段的射频信号功率，p2为第二阶段的射频信号功率，为补偿射频信号功率，t1为第一阶段工艺时间，tp为采样时间，a为采样间隔时间，pt为采样时的反射功率，cp为功率补偿系数。

11、在一可选方案中，在化学气相沉积工艺第二阶段中，根据反射功率的采样信号对射频信号的时间进行补偿；

12、对所述射频信号的时间补偿满足如下条件：

13、

14、上式中，t为总工艺时间，t1为第一阶段工艺时间，为补偿工艺时间，tr为反射功率持续时间，ct为时间补偿系数。

15、在一可选方案中，在化学气相沉积工艺第二阶段中，根据反射功率的采样信号对射频信号的时间进行补偿；

16、对所述射频信号的时间补偿满足如下条件：

17、

18、上式中，t为总工艺时间，t1为第一阶段工艺时间，为补偿工艺时间，tr为反射功率持续时间，a为采样间隔时间，pt为采样时的反射功率，p为射频信号功率，ct为时间补偿系数。

19、在一可选方案中，在化学气相沉积工艺第二阶段中，根据反射功率的采样信号对射频信号的时间进行补偿；

20、对所述射频信号的时间补偿满足如下条件：

21、

22、上式中，t为总工艺时间，t1为第一阶段工艺时间，为补偿工艺时间，a为采样间隔时间，pt为采样时的反射功率，p为射频信号功率，ct为时间补偿系数。

23、在一可选方案中，在化学气相沉积工艺第二阶段中，根据反射功率的采样信号对射频信号的时间进行补偿；

24、对所述射频信号的时间补偿满足如下条件：

25、

26、上式中，t为总工艺时间，t1为第一阶段工艺时间，tn为第一阶段工艺结束前n秒的采样时间，为补偿工艺时间，a为采样间隔时间，pt为采样时的反射功率，p为射频信号功率，ct为时间补偿系数。

27、在一可选方案中，在化学气相沉积工艺第二阶段中，根据反射功率的采样信号对射频信号的时间进行补偿；

28、对所述射频信号的时间补偿满足如下条件：

29、

30、上式中，t为总工艺时间，t1为第一阶段工艺时间，tm为第一阶段工艺开始后m秒的采样时间，tn为第一阶段工艺结束前n秒的采样时间，为第一补偿工艺时间，为第二补偿工艺时间，a为采样间隔时间，pt为采样时的反射功率，p0为点火功率，p为射频信号功率，cta为第一时间补偿系数，ctb为第二时间补偿系数。

31、在一可选方案中，在化学气相沉积工艺第二阶段中，根据反射功率的采样信号对射频信号的功率进行补偿；

32、对所述射频信号的功率补偿满足如下条件：

33、上式中，p1为第一阶段的射频信号功率，p2为第二阶段的射频信号功率，为第一补偿射频信号功率，为第二补偿射频信号功率，tm为第一阶段工艺开始后m秒的采样时间，tn为第二阶段工艺时间，t为总工艺时间，a为采样间隔时间，pt为采样时的反射功率，cpa为第一功率补偿系数，cpb为第二功率补偿系数。

34、在一可选方案中，在化学气相沉积工艺第二阶段中，根据反射功率的采样信号对射频信号的功率进行补偿；

35、对所述射频信号的功率补偿满足如下条件：

36、

37、上式中，p1为第一阶段的射频信号功率，p2为第二阶段的射频信号功率，tm为第一阶段工艺开始后m秒的采样时间，tn为第二阶段工艺时间，t为总工艺时间，a为采样间隔时间，pt为采样时的反射功率，cpa为第一功率补偿系数，cpb为第二功率补偿系数。

38、在一可选方案中，所述时间补偿系数和所述功率补偿系数的范围为0.1至10。

39、本发明还提供了一种可改善成膜均匀性的化学气相沉积设备，包括：

40、工艺腔，其用于装载晶圆并对所述晶圆进行化学气相沉积工艺；

41、射频信号源，其通过发生射频信号激发所述工艺腔内的工艺气体电离并产生等离子体，在所述晶圆表面进行化学沉积反应；

42、反射功率补偿单元，其连接所述射频信号源，在所述化学气相沉积工艺中，根据上述任一方案中所述的化学气相沉积方法，对所述射频信号的时间或功率进行补偿。

43、如上所述，本发明提供的化学气相沉积方法及设备，通过在化学气相沉积过程中对反射功率进行采样，并对射频信号的时间或功率进行补偿，从而使化学气相沉积成膜厚度的片间均匀性得到显著改善，有助于提高生产良率。