[發(fā)明專利]膜層形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710044808.X
• 申請(qǐng)日: 2007-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN101364531A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙星;李修遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02;H01L21/316
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 逯長(zhǎng)明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種膜層形成方法。

背景技術(shù)

超大規(guī)模集成電路(Very?Large?Scale?Integrated?Circuit，VLSI)通常包含足夠的膜層，涉及的膜層可利用淀積、濺射及氧化工藝獲得。

化學(xué)氣相淀積(CVD)是通過(guò)氣體混合后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以在硅片表面淀積一層膜層的工藝。硅片表面及其鄰近的區(qū)域被加熱以向反應(yīng)系統(tǒng)提供附加的能量。當(dāng)化合物在反應(yīng)腔中混合并進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，發(fā)生化學(xué)氣相淀積過(guò)程，原子或分子淀積在硅片表面形成膜。CVD工藝有不同的反應(yīng)腔設(shè)計(jì)，用以生成具有輕微質(zhì)量差異的膜。根據(jù)反應(yīng)腔中的壓力，CVD反應(yīng)包含常壓CVD(APCVD)反應(yīng)和低壓CVD(LPCVD)反應(yīng)。與APCVD相比，LPCVD系統(tǒng)具有更低的成本、更高的產(chǎn)量及更好的膜性能，繼而得到更為廣泛的應(yīng)用。

當(dāng)前，如圖1所示，應(yīng)用LPCVD工藝淀積膜層的步驟包括：提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底具有溫度基值；執(zhí)行升溫操作，以使所述半導(dǎo)體基底達(dá)到反應(yīng)溫度；執(zhí)行所述反應(yīng)溫度穩(wěn)定化操作，以調(diào)整形成膜層的反應(yīng)條件至穩(wěn)定；以所述反應(yīng)溫度，在所述半導(dǎo)體基底上淀積所述膜層。t₀代表溫度基值；t’代表反應(yīng)溫度；時(shí)間段a代表所述半導(dǎo)體基底維持溫度基值的時(shí)間；時(shí)間段b代表執(zhí)行升溫操作的時(shí)間；時(shí)間段c代表執(zhí)行所述反應(yīng)溫度穩(wěn)定化操作的時(shí)間；時(shí)間段d代表在所述半導(dǎo)體基底上淀積膜層的時(shí)間。

然而，實(shí)際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用上述方法形成的膜層的均勻性易超出產(chǎn)品要求，如圖2所示，即覆蓋所述半導(dǎo)體基底100邊緣區(qū)域的所述膜層120的厚度高于覆蓋所述半導(dǎo)體基底100中心區(qū)域的所述膜層120的厚度。如何提高所述膜層厚度的均勻性成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

2006年8月16日公開的公告號(hào)為“CN1270358C”的中國(guó)專利中提供了一種氧化膜形成方法，應(yīng)用所述方法有利于在整個(gè)晶片上形成膜厚和膜質(zhì)量的均勻性都很高的優(yōu)質(zhì)氧化膜。應(yīng)用所述方法形成氧化膜的步驟包括：前處理工序和氧化膜形成工序，前處理工序是在減壓條件下，利用活性氧化晶種或含有活性氧化晶種的氣氛對(duì)配置在反應(yīng)容器內(nèi)的晶片進(jìn)行氧化處理，在晶片的表面上形成保護(hù)氧化膜；氧化膜形成工序是在減壓條件下以規(guī)定溫度對(duì)晶片進(jìn)行氧化處理，形成氧化膜。氧化膜形成工序最好是在進(jìn)行前處理工序的反應(yīng)容器內(nèi)和前處理工序連續(xù)進(jìn)行。前處理工序最好在比氧化膜形成工序的溫度低的溫度下進(jìn)行，而且，最好是在減壓程度比氧化膜形成工序高的減壓條件下進(jìn)行。即通過(guò)在氧化膜形成之前，預(yù)先形成保護(hù)氧化層，并通過(guò)控制所述保護(hù)氧化層的形成條件以提高所述氧化膜的均勻性。可見，應(yīng)用此方法形成均勻的氧化膜需經(jīng)歷兩個(gè)步驟，工藝相對(duì)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種膜層形成方法，可增強(qiáng)形成的膜層的均勻性。

本發(fā)明提供的一種膜層形成方法，包括：

提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底具有溫度基值；

確定以第一溫度和第二溫度為邊界值的反應(yīng)溫度區(qū)間，所述第二溫度低于第一溫度；

執(zhí)行升溫操作，以使所述半導(dǎo)體基底達(dá)到第一溫度；

執(zhí)行升溫后的穩(wěn)定化操作；

執(zhí)行由所述第一溫度至所述第二溫度的降溫操作；

在降溫過(guò)程中，在所述半導(dǎo)體基底上形成膜層。

可選地，在執(zhí)行所述升溫操作的過(guò)程中，還包含至少一次抽真空操作；可選地，應(yīng)用低壓化學(xué)氣相淀積工藝形成所述膜層；可選地，應(yīng)用熱氧化工藝形成所述膜層；可選地，所述溫度基值范圍為550～600攝氏度；可選地，所述溫度基值范圍為575～585攝氏度；可選地，所述反應(yīng)溫度區(qū)間為710～810攝氏度；可選地，所述反應(yīng)溫度區(qū)間為750～770攝氏度；可選地，所述降溫過(guò)程中的降溫速率為0.1～10攝氏度/分鐘。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的膜層形成方法，通過(guò)在形成膜層時(shí)，預(yù)先確定溫度區(qū)間，繼而在所述溫度區(qū)間內(nèi)采用逐漸降溫的方式提供溫度，可利用所述半導(dǎo)體基底邊緣區(qū)域?qū)囟茸兓母袘?yīng)高于所述半導(dǎo)體基體中心區(qū)域?qū)囟茸兓母袘?yīng)的規(guī)律，即利用在降溫條件下，所述半導(dǎo)體基底邊緣區(qū)域的所述膜層的形成速度低于所述半導(dǎo)體基底中心區(qū)域的所述膜層的形成速度的規(guī)律，補(bǔ)償膜層形成過(guò)程中覆蓋所述半導(dǎo)體基底邊緣區(qū)域的所述膜層的厚度高于覆蓋所述半導(dǎo)體基底中心區(qū)域的所述膜層的厚度的效應(yīng)以及反應(yīng)氣體從所述半導(dǎo)體基底邊緣擴(kuò)散至中心時(shí)的耗盡效應(yīng)，使增強(qiáng)膜層的均勻性成為可能；

本發(fā)明提供的膜層形成方法的可選方式，通過(guò)在所述升溫過(guò)程中，執(zhí)行抽真空操作，減少了后續(xù)穩(wěn)定化操作持續(xù)的時(shí)間，可使提高生產(chǎn)效率成為可能。