[發明專利]防止晶圓表面形成固體顆粒的方法

有效

• 申請號: 201110379486.0
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102394222A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 李占斌;郭國超
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/314
• 分類號: H01L21/314
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體制造技術，特別涉及一種防止晶圓表面形成固體顆粒的方法。

背景技術

氮化硅(Si₃N₄)、氧化硅(SiO₂)薄膜作為介質材料廣泛應用在半導體制造領域。如制造閃存的工藝中需要一層ONO層作為浮置柵(Floating?Gate)和控制柵(Control?Gate)之間的介電材料，所述ONO層中的“O”代表氧化硅層，所述ONO層中的“N”代表氮化硅層。在晶體管制造工藝中，所述氧化硅層通常作為層間介質層、柵極氧化層等，用來電學隔離不同的半導體結構和導電結構。所述氮化硅層致密度較高，通常作為刻蝕阻擋層、硬掩膜層等。

目前，業界形成氮化硅層的工藝大都采用低壓化學氣相沉積(LPCVD)工藝，利用二氯硅烷(SiH₂Cl₂)和氨氣(NH₃)作為反應氣體形成氮化硅層。上述工藝的主要反應方程式具體如下：

3SiH₂Cl₂+4NH₃→Si₃N₄+6HCl+6H₂

目前，業界形成氧化硅層的工藝主要包括：等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、高溫氧化法(HTO，High?Temperature?Oxidation)等。利用高溫氧化法所采用的反應氣體為二氯硅烷(SiH₂Cl₂)和氧化二氮(N₂O)，主要反應方程式具體如下：

SiH₂Cl₂+2N₂O→SiO₂+2N₂+2HCl

但是發明人發現，利用二氯硅烷(SiH₂Cl₂)作反應氣體形成的氧化硅層或氮化硅層上容易形成固體顆粒，影響生成的氧化硅層或氮化硅層的質量，最終影響形成的半導體器件的性能。

更多關于利用二氯硅烷(SiH₂Cl₂)作為反應介質形成氧化硅層和氮化硅層的方法請參考申請號為CN200910092851.2和CN200920211288.1的中國專利文獻。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，可有效地除去反應腔體中殘留的二氯硅烷和反應腔體內表面的薄膜，防止晶圓表面形成固體顆粒。

為解決上述問題，本發明實施例提供了一種防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，包括：

在采用二氯硅烷作反應物形成氧化硅層或氮化硅層的薄膜后，在反應腔體內通入第一氣體，除去所述反應腔體內殘留的二氯硅烷；

對所述反應腔體通入第二氣體，除去反應腔體內表面沉積的薄膜。

可選的，所述第一氣體為NH₃或N₂O。

可選的，當所述形成的薄膜為氮化硅層時，所述第一氣體為NH₃。

可選的，當所述形成的薄膜為氧化硅層時，所述第一氣體為N₂O。

可選的，所述除去反應腔體內殘留的二氯硅烷的工藝參數為：反應腔體的反應溫度的范圍為750℃～780℃，通入的第一氣體流量的范圍為50sccm～200sccm，反應腔體內的氣壓的范圍為250mtorr～400mtorr，反應時間范圍為5min～10min。

可選的，所述反應腔體內殘留的二氯硅烷與N₂O或NH₃進行反應生成氧化硅或氮化硅，使得殘留的二氯硅烷被完全除去，且利用真空泵對所述反應腔體進行抽氣，使得所述氧化硅和氮化硅未沉積到晶圓表面即被抽出反應腔體，不影響沉積薄膜的質量。

可選的，所述除去反應腔體內殘留的二氯硅烷的工藝在取出已形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓、裝入未形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓這兩個步驟之前或之后進行。

可選的，所述除去反應腔體內殘留的二氯硅烷的工藝在取出已形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓、裝入未形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓這兩個步驟之前和之后都進行。

可選的，所述通入第二氣體時反應腔體內的溫度低于沉積薄膜工藝時反應腔體內的溫度。

可選的，所述通入第二氣體時反應腔體內的溫度范圍為300℃～450℃。