[發明專利]半導體器件制備過程中氮化硅層的制備方法

無效

• 申請號: 201110176487.5
• 申請日: 2011-06-28
• 公開（公告）號: CN102243999A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 張永福
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/318
• 分類號: H01L21/318
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及一種半導體器件制備過程中氮化硅層的制備方法。

背景技術

在半導體器件制備過程中，通常需要在晶片上形成各種各樣的薄膜，其中，最常見的一種薄膜即為氮化硅(Si₃N₄)層。現有技術的半導體器件中，氮化硅層有各種用途，如用做擴散阻擋層、鈍化層、ONO結構中的存儲層等。然而，不同用途的氮化硅層，其特性需求也不同，業界通常用氮化硅層的折射率(RI)來反映不同氮化硅層的應力特性。

氮化硅層通常采用化學氣相沉積(Chemical?Vapor?Deposition，CVD)的方式形成。在沉積形成氮化硅層的過程中，二氯硅烷(SiH₂Cl₂)、氨氣(NH₃)等反應氣體經過氣體注入管從沉積爐(furnace)的底部進入沉積爐管(tube)內，并且與放在晶舟(boat)上的晶片發生化學反應，從而形成氮化硅層。然而，半導體器件制備過程中，如果要獲得不同折射率的氮化硅層，就需要改變氮化硅沉積過程的工藝參數(如壓強、二氯硅烷和氨氣的比例)，因此，現有技術制備不同折射率的氮化硅層的方法工作復雜、周期長、成本高。

進一步的，在沉積形成氮化硅層的過程中，氮化硅層也會形成在沉積爐管和晶舟上，因此，需要對沉積爐進行定期維護(Preventive?Maintenance，PM)。當在同一沉積爐中形成不同折射率的氮化硅層時，由于不同折射率的氮化硅層的應力也不同，沉積在沉積爐管和晶舟上的不同折射率的氮化硅層會因應力不匹配(mismatch)而容易脫落(peeling)，導致晶片上形成顆粒物(particle)，增加了晶片的報廢機率，從而縮短了沉積爐定期維護的周期。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種半導體器件制備過程中氮化硅層的制備方法。

一種半導體器件制備過程中氮化硅層的制備方法，包括如下步驟：形成基準折射率的氮化硅層；對所述氮化硅層進行快速熱處理以改變所述氮化硅層的折射率。

上述方法優選的一種技術方案，采用化學氣相沉積的方式形成所述基準折射率的氮化硅層。

上述方法優選的一種技術方案，所述快速熱處理過程的溫度范圍是800℃到1200℃。

上述方法優選的一種技術方案，在800℃到1200℃的溫度范圍內，所述氮化硅層的折射率的增加幅度隨著溫度的升高而增加。

上述方法優選的一種技術方案，所述氮化硅層的折射率的增加幅度隨著快速熱處理過程的時間的增加而增加。

上述方法優選的一種技術方案，所述快速熱處理過程的時間范圍是0到150秒。

上述方法優選的一種技術方案，所述快速熱處理過程中，氮氣的流量范圍為0～20slm，氧氣的流量范圍為0～20slm。

與現有技術相比，本發明的氮化硅層的制備方法不需要改變氮化硅沉積過程的工藝參數，就可以獲得不同折射率的氮化硅層，制備周期短，工藝簡單，成本低。且由于在沉積爐內僅會沉積形成基準折射率的氮化硅層，沉積爐管和晶舟上的氮化硅層不會因應力不匹配而容易脫落，避免了晶片上顆粒物的形成，有利于延長沉積爐定期維護的周期。

附圖說明

圖1是本發明的半導體器件制備過程中氮化硅層的制備方法的流程圖。

圖2是本發明的方法中氮化硅層折射率的增加幅度隨快速熱處理溫度的變化曲線圖。

圖3是本發明的方法中氮化硅層折射率的增加幅度隨快速熱處理時間的變化曲線圖。

具體實施方式

本發明的半導體器件制備過程中氮化硅層的制備方法，先形成基準折射率的氮化硅層，然后對氮化硅層進行快速熱處理以改變所述氮化硅層的折射率，有利于簡化氮化硅層的制備工藝和縮短制備周期。為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明作進一步的詳細描述。

請參閱圖1，圖1是本發明的半導體器件制備過程中氮化硅層的制備方法的流程圖。本發明的氮化硅層的制備方法包括如下步驟：

首先，形成基準(baseline)折射率的氮化硅層。所述氮化硅層可以為化學氣相沉積的方式形成。所述氮化硅層可以為擴散阻擋層、鈍化層、ONO結構中的存儲層或者其他本領域公知類型的氮化硅層。所述氮化硅層的基準折射率可以根據設計需要而自由設置。