一种薄膜沉积方法与流程

发布者:admin 发布时间:2019-10-26 03:29 浏览次数:

  化学气相沉积制程是半导体工艺中非常重要的一个环节,其中Lam Research公司的Vector机台是12寸生产线中化学气相沉积制程的一个主流机台,几乎可以用于沉积所有的各种性质的绝缘电介质薄膜,应用非常广泛。

  在量产工业(fab)中,Vector机台最大的消耗品就是其气体分流器,因为半导体制程的高标准,必须要求所沉积薄膜具有良好的薄膜均一性,而薄膜均一性在很大程度上取决于喷淋头(showerhead)的状况,随着机台跑货片数的增加,showerhead状态也会随之变化,导致所沉积薄膜均一性缓慢上升,最终会超出规格线。此时只能更换showerhead才能使薄膜均一性回复正常。根据机台沉积薄膜性质的不同,分别有不同的使用寿命,有些制程长至15万片以上,有些制程,比如主要跑氮化硅薄膜的机台,2~3万片就必须更换showerhead,这已成为CVD一项主要的成本支出。

  在实际薄膜沉积工艺制程中,在使用LAM Vector机台工艺中,一般累计淀积一定膜厚后做一次清洗(shutdown clean),然后以此循环。如图1所示,图1为现有薄膜沉积机台薄膜沉积工艺顺序示意图,包括:

  而上述清洗的过程中,为了保证残留薄膜能被彻底清除,都会有一定的过清洗(over clean)时间,多余的氟离子就会和showerhead表面的金属铝反应形成氟化铝(AlFx),长期积累就会影响薄膜沉积速率。而氟化铝形成的不均匀则会导致薄膜均一性的不断上升。一般对机台进行维护保养(PM)对showerhead所作的清洗并不能有效去除表面的氟化铝,所以必须更换showerhead,产生了额外的成本。

  为了克服以上问题,本发明旨在一种薄膜沉积方法,从而有效去除清洗后残留的F离子,延长反应腔内使用寿命。

  为了达到上述目的,本发明提供了一种薄膜沉积方法,包括对反应腔进行清洗和进行薄膜沉积过程,反应腔内设置有喷淋头,在对晶圆进行清洗和薄膜沉积过程之间还包括:向反应腔内通入N2O气体产生等离子体进行处理。

  优选地,向反应腔内通入N2O气体产生等离子体进行处理之后,在进行薄膜沉积过程之前,还包括:对晶圆进行预沉积保护薄膜的制备。

  优选地,向反应腔内通入N2O气体产生等离子体进行处理时,采用的功率为1800~1850W。

  优选地,向反应腔内通入N2O气体产生等离子体进行处理时,采用的反应温度为400~450℃。

  本发明在机台清洗之后,增加一个N2O等离子体处理(plasma treatment)的步骤,有效去除清洗后残留的F离子,避免F离子和反应腔内的部件例如喷淋头(Showerhead)中的铝反应,从而有效延缓了所沉积的薄膜均一性上升的周期,达到了延长反应腔内的部件例如喷淋头(showerhead)以及整个反应腔的使用寿命的目的。

  为使本发明的内容更加清楚易懂,以下结合说明书附图,对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例,本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

  以下结合附图2和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是,附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例,且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。

  步骤01:对反应腔进行清洗。这里,反应腔内设置有喷淋头等部件,在清洗时,对晶圆进行清洗时采用含氟的气体或含氟药液,多余的氟离子会与反应腔内的部件表面发生反应,例如喷淋头,而影响反应腔内的薄膜沉积的均匀性。反应腔可以为CVD薄膜沉积反应腔。

  具体的,为了使N2O等离子体能够充分反应掉清洗过程残留的F离子,通入N2O气体的流量为8000~9000sccm,采用的功率为1800~1850W,较佳的为1820W,采用的反应温度为400~450℃。

  这里,薄膜沉积过程包括对多片晶圆进行薄膜沉积,薄膜沉积过程沉积的薄膜可以为绝缘电介质薄膜,例如氮化硅薄膜。

  虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然实施例仅为了便于说明而举例而已,并非用以限定本发明,本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰,本发明所主张的保护范围应以权利要求书为准。


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