专利名称：热壁密装低温低压淀积二氧化硅薄膜技术的制作方法
技术领域：
本发明是一种用于集成电路制作过程中的二氧化硅薄膜的淀积技术。
二氧化硅薄膜应用于集成电路制造过程中作为绝缘介质或钝化层。早期的化学蒸汽淀积二氧化硅薄膜反应温度高达700～800℃，这样高温下淀积薄膜限制了薄膜的应用。等离子增强的化学蒸汽淀积方法虽然使淀积温度下降到450℃左右，但是用这种方法虽然得到的二氧化硅薄膜台阶复盖性较差，实际应用效果不够满意。近年来利用臭氧在450℃低温条件下制得的二氧化硅薄膜台阶复盖性能较好，但是还存在填充深孔能力不佳及二氧化硅薄膜中含有羟基。而且现有技术是在冷壁装置中进行，一般是单片淀积，因此炉产量较低。
本发明的目的是寻求一种低温低压、生产效率高且质量好的二氧化硅薄膜的淀积方法。
本发明用正硅酸酯和臭氧作用制备二氧化硅薄膜，将要淀积薄膜的硅片每两片淀积面向外迭合或单片间隙3～30mm平行排列在反应管内，硅片平面垂直于反应体系内气流方向而且与反应管主轴垂直，反应管置入加热炉内，将正硅酸酯蒸汽和臭氧引入反应体系内，反应温度150～550℃，是将反应管置入加热炉，使管内反应体系达到该温度，反应管壁为热壁。正硅酸酯蒸汽和臭氧引入反应管内的气体压力为10～105帕。硅片的密集排列是将硅片每两片淀积面向外迭合，然后间隔3～30mm层层平行排列，也可以单片间隔3～30mm层层平行排列。硅片的平面垂直体系内汽流方向即反应管的主轴，这是因为体系内气流方向是与反应管主轴平行的。正硅酸酯蒸汽和臭氧是从反应管的一端引入，正硅酸酯和臭氧的量根据沉积的硅片量而定，一般正硅酸酯以每小时消耗2～10ml液体的速度汽化引入，含臭氧的氧气流量为0.5～10标准升/每分钟，调节气体压力在10～103帕范围即可。淀积的时间可视二氧化硅薄膜厚度而定，少则0.5小时左右，多则3小时左右。本发明薄膜的淀积速率可在0～200mm/h范围，可通过调节体系压力，温度，反应管内装入二氧化硅片的多少而决定淀积速率，一般温度高、压力大、淀积速率快，反之则慢。
本发明引入的硅源除了正硅酸酯外，还可以是正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，正硅酸丙酯和正硅酸丁酯，它们都可以同样汽化并与臭氧一起引入反应体系，实际使用时可视来源方便与否，价格等情况任意选择一种或者是它们中任意种类的混合物。
本发明的技术，一次淀积反应体系内可装片5～150片，可根据需要而定。由于硅片是两片或单片间隔排列，正硅酸酯蒸汽和臭氧均匀混合进入体系，反应管置于加热炉内，淀积时间一致，反应条件一致，淀积的硅片质量均一，十分有利于集成电路的制作。
如果在反应体系中掺入5～25%磷酸酯或硼酸酯为辅助原料，则可得到掺磷的二氧化硅薄膜，即磷硅玻璃，或得到掺硼的二氧化硅薄膜，即硼硅玻璃，若同时掺入磷酸酯和硼酸酯，则又可得到掺磷硼的二氧化硅薄膜，即硼磷硅玻璃，它们掺入方式与正硅酸酯一样，以蒸汽形式与正硅酸酯，臭氧一同引入反应体系。
反应体系中原料臭氧可以由直流或交流高压放电产生，或者直流、交流、射频、微波等离子体激励氧气及氧原子，反应过程中可以用少量氧气、氮气或隋性气体作为携带气体或稀释气体。
用本发明技术淀积得到的二氧化硅薄膜经椭圆偏振仪和付里叶红外光谱测定，表明得到质量良好的二氧化硅薄膜。
本发明是一种热壁密集装片低压化学蒸汽淀积方法淀积二氧化硅薄膜，它能有效地克服现有技术中用二氧化硅薄膜填充深孔时出现洞情况，减少了羟基的含量，改善了二氧化硅薄膜的质量。由于热壁一次反应装片可达150片，所以大大提高了生产效率，稳定了批量生产的产品质量。本发明采用低压，使体系内气体分子平均自由经增大，加快分子扩散，易使深孔的底部淀积能够均匀充填，且低压下有利于羟基的脱水反应，从而提高了产品质量。
实施例把硅片24片，每两片淀积面向外迭合插在石英舟的凹糟中，使硅片表面基本垂直气流方向，每两片硅片之间距为2～20mm，装片完毕后把石英舟推入石英反应管中，保持炉温在400～450℃。正硅酸四乙酯以每小时消耗2～10ml液体的速度以汽化的蒸汽输入，含臭氧的氧气流量为0.5～10ml标准升/每分钟(即slm)的流速输入，氧气中含臭氧的浓度为5～15%，反应管中总气压保持在0.5～5Torr，二氧化硅薄膜的淀积速率是10～200nm/h。
权利要求
1.一种用正硅酸酯和臭氧作用制备二氧化硅薄膜的技术，其特征在于将要淀积薄膜的硅片每两片淀积面向外迭合或单片间隙3～30mm层层平行排列在反应管内，硅片平面垂直于反应体系内气流方向且与反应管主轴垂直，将正硅酸酯蒸汽和臭氧引入反应体系内，反应管置入加热炉，反应温度150～550℃，气体压力10～103帕。
2.根据权利要求1所述的用正硅酸酯和臭氧作用制备二氧化硅薄膜的技术，其特征在于正硅酸酯可以是正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯的单一成份或者是它们的混合物作为硅原子引入的气体原料，也可以用氮气或其它隋性气体携带正硅酸酯。
3.根据权利要求1所述的用正硅酸酯和臭氧作用制备二氧化硅薄膜的技术，其特征在于反应管内每次装片可以5～150片。
4.根据权利要求1所述的用正硅酸酯和臭氧作用制备二氧化硅薄膜的技术，其特征在于反应体系中还可以掺入磷酸酯或硼酸酯为辅助原料，也可以同时掺入磷酸酯和硼酸酯为辅助原料。
全文摘要
一种低温低压热壁密装淀积二氧化硅薄膜的技术。现有技术淀积的二氧化硅薄膜台阶覆盖性较差，填充深孔能力不佳，炉产量较低。本发明用臭氧和正硅酸酯为原料，反应温度150～550℃，气体压力10—10
文档编号H01L21/31GK1104264SQ94112298
公开日1995年6月28日 申请日期1994年9月2日 优先权日1994年9月2日
发明者王季陶, 解胜启 申请人:复旦大学