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CN107919272A - 非晶硅薄膜成膜方法 - Google Patents

非晶硅薄膜成膜方法 Download PDF

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Publication number
CN107919272A
CN107919272A CN201711163435.8A CN201711163435A CN107919272A CN 107919272 A CN107919272 A CN 107919272A CN 201711163435 A CN201711163435 A CN 201711163435A CN 107919272 A CN107919272 A CN 107919272A
Authority
CN
China
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film
amorphous silicon
chamber
film forming
silicon
Prior art date
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Pending
Application number
CN201711163435.8A
Other languages
English (en)
Inventor
刘善善
朱黎敏
朱兴旺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Original Assignee
Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp filed Critical Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority to CN201711163435.8A priority Critical patent/CN107919272A/zh
Publication of CN107919272A publication Critical patent/CN107919272A/zh
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H10P14/3411—
    • H10P14/3454—
    • H10P14/36—

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  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明公开了一种非晶硅薄膜成膜方法，包含：非晶硅薄膜成膜方法，包含的工艺步骤：第一步，将覆盖有二氧化硅层的硅基板进行预热处理；第二步，采用等离子体处理硅基板表面；第三步，对成膜腔室内进行通气预热；第四步，在成膜腔室内对硅基板进行第一次非晶硅成膜；第五步，腔室内通入氩气；第六步，在成膜腔室内进行第二次非晶硅成膜；第七步，腔室内通入氩气；第八步，进行第三次非晶硅成膜；第九步，腔室内通入氩气；第十步，将硅基板移出腔室外冷却。本发明所述的非晶硅薄膜成膜方法，能够有效的防止成膜时鼓包的存在，同时，该方法的可操作性较强，可以获得平坦化度较高的非晶硅。

Description

非晶硅薄膜成膜方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路领域，特别涉及MEMS工艺过程中使用到的非晶硅薄膜材料的成膜方法。
背景技术
非晶硅是硅的同素异形体形式，能够以薄膜形式沉积在各种基板上，为各种电子应用提供某些独特的功能。非晶硅被用在大规模生产的微机电系统(MEMS)和纳米机电系统(NEMS)、太阳能电池、微晶硅和微非晶硅、甚至对于各种基板上的滚压工艺技术都是有用的。
目前通过PECVD方法得到的氢化非晶硅薄膜的主要的化学方程式如下：
SiH4(g)→Si(s)+2H2(g)
反应原理是：硅烷SiH4→SiH3前驱物→SiH3与SiH析出H2，此方法制备的非晶硅都含有10～15％的氢，为SiH稳定组态，在成膜过程中，SiH基团不断堆垛，SiH键中的氢原子如果不及时从晶格网络中脱离出来，造成释氢不及时，从而产生气泡状的隆起及薄膜脱落。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种非晶硅薄膜成膜方法，能够有效的防止成膜时鼓包的存在。
为解决上述问题，本发明所述的一种非晶硅薄膜成膜方法：包含如下的工艺步骤：
第一步，将覆盖有二氧化硅层的硅基板进行预热处理；
第二步，采用等离子体处理硅基板表面；
第三步，对成膜腔室内进行通气预热；
第四步，在成膜腔室内对硅基板进行第一次非晶硅成膜；
第五步，腔室内通入氩气；
第六步，在成膜腔室内进行第二次非晶硅成膜；
第七步，腔室内通入氩气；
第八步，进行第三次非晶硅成膜；
第九步，腔室内通入氩气；
第十步，将硅基板移出腔室外冷却。
进一步地，所述第四步、第六步、第八步非晶硅成膜后，将硅基板在成膜腔室内保持状态10～30秒。
进一步地，所述成膜腔室为CVD成膜腔室，成膜温度为200～400℃，硅烷流量为1～200ml/min，成膜腔室压力为10～1000torr。
进一步地，所述第四步至第八步，是为循环重复，根据具体淀积的膜厚要求及实际情况，能选择更少或者是更多的循环次数，以达到本批次全部晶圆的非晶硅膜厚要求。成膜的分步次数越多，膜的质量越好，但考虑到工艺时间成本，需要在具体的循环次数与工艺时长之间取得平衡。
进一步地，所述最终非晶硅成膜的总厚度为
本发明所述的非晶硅薄膜成膜方法，能够有效的防止成膜时鼓包的存在，同时，该方法的可操作性较强，可以获得平坦化度较高的非晶硅。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
通过背景技术部分的介绍已经知道，在非晶硅成膜过程中，温度越高，含氢活性基团活性提高，表面扩散能力增强，有利于SiH基团结合到适当的表面位置，达到硅体材料中含氢集团的表面生长与释氢过程的平衡状态。所以，分步成膜的方法可以有效的释放氢，减少鼓包的出现。
基于上述原理，本发明所述的非晶硅薄膜成膜方法，包含如下的工艺步骤：
第一步，将覆盖有二氧化硅层的硅基板进行预热处理；
第二步，采用等离子体处理硅基板表面；
第三步，对CVD成膜腔室内进行通气预热；
第四步，在成膜腔室内对硅基板进行第一次非晶硅成膜；
第五步，腔室内通入氩气；
第六步，在成膜腔室内进行第二次非晶硅成膜；
第七步，腔室内通入氩气；
第八步，进行第三次非晶硅成膜。
第九步，腔室内通入氩气；上述从第四步开始为循环步骤，本实施例以循环三次举例，但是根据具体淀积的膜厚要求及实际情况，能选择更少或者是更多的循环次数，比如仅循环一次，或者三次以上。总之以达到本批次全部晶圆的非晶硅膜厚要求。按照本发明的工艺原理，成膜的分步次数越多，膜的质量越好，因为最终成膜的厚度已定的情况下，分步次数越多，平均每步形成的膜厚就越薄，氢原子的释放就越充分。但考虑到工艺时间成本，本领域技术人员需要在具体的循环次数与工艺时长之间综合考虑取得一个平衡的工艺参数。
在典型的工艺要求下，最终非晶硅成膜的总厚度为另外，在每步非晶硅成膜工艺后，将硅基板在成膜腔室内保持一段时间，典型的建议值为10～30秒。
第十步，将硅基板移出腔室外冷却。
上述的每步CVD成膜工艺，成膜温度为200～400℃，硅烷流量为1～200ml/min,成膜腔室内压力为10～1000torr。
通过上述工艺步骤，本发明将非晶硅薄膜分为多次淀积形成，分步成膜，充分释放SiH键中的氢原子，从而防止气泡状的隆起及薄膜的脱落。
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种非晶硅薄膜成膜方法，其特征在于：包含如下的工艺步骤：
第一步，将覆盖有二氧化硅层的硅基板进行预热处理；
第二步，采用等离子体处理硅基板表面；
第三步，对成膜腔室内进行通气预热；
第四步，在成膜腔室内对硅基板进行第一次非晶硅成膜；
第五步，腔室内通入氩气；
第六步，在成膜腔室内进行第二次非晶硅成膜；
第七步，腔室内通入氩气；
第八步，进行第三次非晶硅成膜；
第九步，腔室内通入氩气；
第十步，将硅基板移出腔室外冷却。
2.如权利要求1所述的非晶硅薄膜成膜方法，其特征在于：所述第四步、第六步、第八步非晶硅成膜后，将硅基板在成膜腔室内保持状态10～30秒。
3.如权利要求1所述的非晶硅薄膜成膜方法，其特征在于：所述成膜腔室为CVD成膜腔室，成膜温度为200～400℃，硅烷流量为1～200ml/min，成膜腔室压力为10～1000torr。
4.如权利要求1所述的非晶硅薄膜成膜方法，其特征在于：所述第四步至第八步，是为循环重复，根据具体淀积的膜厚要求及实际情况，能选择更少或者是更多的循环次数，以达到本批次全部晶圆的非晶硅膜厚要求。
5.如权利要求4所述的非晶硅薄膜成膜方法，其特征在于：成膜的分步次数越多，膜的质量越好，但考虑到工艺时间成本，需要在具体的循环次数与工艺时长之间取得平衡。
6.如权利要求1所述的非晶硅薄膜成膜方法，其特征在于：所述最终非晶硅成膜的总厚度为
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109166795A (zh) * 2018-08-20 2019-01-08 上海华虹宏力半导体制造有限公司 TiN电极薄膜形成方法
CN110970287A (zh) * 2018-09-28 2020-04-07 长鑫存储技术有限公司 制备非晶硅薄膜的方法

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CN104250258A (zh) * 2013-06-26 2014-12-31 气体产品与化学公司 氮杂聚硅烷前体和沉积包含该前体的薄膜的方法

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SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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