[發明專利]一種用于柵極側墻的二氧化硅薄膜的沉積方法

有效

• 申請號: 201210046161.5
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102534550A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 徐強;毛智彪
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: C23C16/40
• 分類號: C23C16/40;C23C16/44;H01L21/316
• 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: 陸花

技術領域

本發明涉及微電子領域，特別是涉及一種二氧化硅薄膜的沉積方法。

背景技術

次大氣壓化學氣相沉積(Sub?Atmosphere?Chemical?Vapor?Deposition，SACVD)是一種應用比較廣泛的化學氣相沉積技術，該技術利用臭氧以及四乙基硅甲烷(TEOS)作為反應起始氣體，在一定的溫度條件下(通常為300-500℃)進行熱化學反應，由于其反應壓力一般在50-600torr，略低于大氣壓，因此稱之為次大氣壓化學氣相沉積。

SACVD在反應過程中不需要借助等離子體解離反應氣體，而是通過臭氧中的活性氧原子與TEOS中的硅反應生成二氧化硅，因此，由SACVD方法制備的二氧化硅薄膜在沉積過程中對襯底沒有等離子體誘導損傷(Plasma?Induced?Damage，PID)，SACVD還具有比較好的階梯覆蓋能力以及均勻度。

正是由于上述SACVD具有沉積溫度較低、較好的階梯覆蓋能力、沒有等離子體轟擊損傷等特點，在半導體制備過程中，尤其是比較先進的工藝中，作為晶體管的側墻(Spacer)的二氧化硅通常采用SACVD方法制備。

如圖1和圖2所示，其為柵極側墻的形成工藝中器件的剖面圖。首先，在襯底1上形成柵極結構，所述柵極結構包括柵極氧化層4和多晶硅柵極5，接著在襯底1和柵極結構表面上依次形成二氧化硅層2和氮化硅層3，隨后依次刻蝕氮化硅層3和二氧化硅層2，從而在柵極結構上形成柵極側墻。其中，所述二氧化硅層2是作為氮化硅刻蝕步驟的刻蝕停止層，因而，要求側墻二氧化硅薄膜2的質量較高，否則就需要用相對較厚的二氧化硅層；而該層厚度較厚時，又會對整個器件的尺寸產生影響，最終影響器件性能。

但是，現有技術中側墻二氧化硅沉積方法的流程中，SACVD由于在沉積過程中溫度相對爐管的熱氧反應較低，并且沒有等離子體的轟擊作用，其薄膜中會含有一定量的氫(H)元素，薄膜的性能相對較差，例如具有較高的濕法蝕刻速率、密度較低、容易吸水、在一些對薄膜性能要求較高的制程中需要額外的熱處理過程以增加薄膜的密度。如圖3所示，是由SACVD方法制備的二氧化硅紅外譜圖，從圖3中可以看到薄膜中確實含有大量的Si-OH鍵。

因此，如何減少二氧化硅薄膜中氫的含量，提高由SACVD方法制備的二氧化硅薄膜的性能是本領域技術人員亟待解決的一個問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于柵極側墻的二氧化硅薄膜的沉積方法，減少二氧化硅薄膜中氫的含量，提高二氧化硅薄膜密度，改善側墻二氧化硅薄膜的性能。

為解決上述技術問題，本發明提供一種用于柵極側墻的二氧化硅薄膜的沉積方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟：

S1：提供襯底；

S2：將所述襯底放入SACVD設備；

S3：在所述襯底上沉積二氧化硅薄膜；

S4：對所述二氧化硅薄膜進行去氫處理；

重復所述步驟S3至S4，直至形成預定厚度的二氧化硅薄膜；

S5：取出襯底。

在所述的用于柵極側墻的二氧化硅薄膜的沉積方法中，所述的每次沉積二氧化硅薄膜的厚度范圍為10埃至100埃。優選的，所述的每次沉積二氧化硅薄膜的厚度范圍為20埃至30埃。

在所述的用于柵極側墻的二氧化硅薄膜的沉積方法中，所述的去氫處理所采用的溫度范圍為300攝氏度至500攝氏度。

在所述的用于柵極側墻的二氧化硅薄膜的沉積方法中，所述的去氫處理所采用的壓力范圍為10torr至700torr。

在所述的用于柵極側墻的二氧化硅薄膜的沉積方法中，所述的去氫處理所采用的氣體流量范圍為10000sccm至20000sccm。

在所述的用于柵極側墻的二氧化硅薄膜的沉積方法中，所述的去氫處理所采用的氣體為含有活性氧原子的混合氣體。優選的，所述的含有活性氧原子的混合氣體主要含有臭氧。

在所述的用于柵極側墻的二氧化硅薄膜的沉積方法中，所述的去氫處理的時間范圍為5秒至50秒。優選的，所述的去氫處理的時間為10秒。

本發明采用的用于柵極側墻的二氧化硅薄膜的沉積方法，具有以下優點：

本發明先在襯底上沉積一層二氧化硅薄膜，然后對所述二氧化硅薄膜進行去氫處理，并重復上述步驟，通過多次沉積和去氫處理的循環方式進行整個二氧化硅沉積過程，與傳統的SACVD方法制備的薄膜相比，提高了薄膜密度，改善了側墻薄膜的性能。