[發(fā)明專(zhuān)利]低壓氣相淀積Si3N4薄膜的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410756317.8
• 申請(qǐng)日: 2014-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104404476A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林洪春;孫大成;周博;姜碩;于東陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C23C16/34
• 分類(lèi)號(hào): C23C16/34
• 代理公司: 北京商專(zhuān)永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11400
• 代理人: 方挺;葛強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及Si₃N₄薄膜的制備方法，特別涉及一種低壓氣相淀積Si₃N₄薄膜的制備方法。

背景技術(shù)

低壓化學(xué)氣相淀積(Low?pressure?chemical?vapor?deposition)LPCVD是目前常用的一種Si₃N₄薄膜制備方法，一般是指在75～300毫托(7.5毫托＝1帕斯卡)壓力范圍內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)氣相淀積。在使用LPCVD方法生產(chǎn)氮化硅的過(guò)程中，通常會(huì)向反應(yīng)室中通入固定流量比的NH₃和SiCl₂H₂，考慮到LPCVD工藝高溫、高壓的特殊性，以及所使用的原料氣體的毒害性，目前采用NH₃和SiCl₂H₂制備Si₃N₄薄膜時(shí)兩種氣體的流量比為2:1而沒(méi)有繼續(xù)加大NH₃的流量。原因在于，現(xiàn)有的設(shè)備均是針對(duì)NH₃：SiCl₂H₂為2:1的比例設(shè)計(jì)的，并且按照本領(lǐng)域的技術(shù)人員的一般理解，調(diào)大NH₃或SiCl₂H₂的流量，會(huì)造成設(shè)備內(nèi)壓力加大，增加壓力調(diào)節(jié)難度，可能對(duì)設(shè)備反應(yīng)室造成損壞，而且NH₃和SiCl₂H₂具有毒害性，一旦反應(yīng)室損壞泄漏，后果將極其嚴(yán)重。考慮到上述安全性問(wèn)題，本領(lǐng)域技術(shù)人員不會(huì)做更高比例的嘗試。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員一直認(rèn)為加大NH₃的比例會(huì)有更多副產(chǎn)物生成，造成薄膜富氮現(xiàn)象，會(huì)使薄膜性質(zhì)更差。

為此，現(xiàn)有方法反應(yīng)條件一直沿用流量比為2:1的NH₃和SiCl₂H₂，但是這種反應(yīng)條件會(huì)伴隨生成有副產(chǎn)物NH₄Cl，副產(chǎn)物中NH₄Cl的凝華同樣會(huì)嚴(yán)重影響薄膜的片面顆粒度，使氮化硅薄膜的折射率不等于2.0，薄膜厚度一致性差。在CMOS集成電路中，薄膜的表面顆粒直接影響阱推工藝?guó)B嘴大小、掩蔽注入雜質(zhì)效果；在光電產(chǎn)品的增透膜工藝中，Si₃N₄薄膜的顆粒影響光電轉(zhuǎn)換效率。而Si3N4薄膜顆粒過(guò)大時(shí)，MOS電路需要返工來(lái)重新淀積Si₃N₄薄膜，且返工后顆粒基本難以去除；光電品種增透膜無(wú)法返工，直接的后果就是導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種低壓氣相淀積Si₃N₄薄膜的制備方法，能減少淀積過(guò)程中的NH₄Cl副產(chǎn)物的生成，解決Si₃N₄薄膜的顆粒度大或薄膜厚度一致性差的問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種低壓氣相淀積Si₃N₄薄膜的制備方法，該方法包括如下步驟：a.向反應(yīng)室內(nèi)預(yù)通入一定量的NH₃；b.向反應(yīng)室內(nèi)通入流量比為3:1的NH₃和SiCl₂H₂，開(kāi)始淀積反應(yīng)；c.通過(guò)壓力調(diào)節(jié)讓反應(yīng)室內(nèi)的壓力基本保持在200毫托。

申請(qǐng)人意外的發(fā)現(xiàn)，通入NH₃和SiCl₂H₂流量比在2:1～5:1間，現(xiàn)有設(shè)備均能保持反應(yīng)室內(nèi)壓力穩(wěn)定，而不會(huì)對(duì)設(shè)備造成很大的負(fù)擔(dān)，也不需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。而且，在發(fā)明人進(jìn)行的多次試驗(yàn)中，當(dāng)NH₃和SiCl₂H₂流量比為3:1時(shí)，反應(yīng)更加充分，不僅不會(huì)產(chǎn)生富氮現(xiàn)象，而且還減少了副產(chǎn)物NH₄Cl的產(chǎn)生，厚度均勻，折射率良好。同時(shí)，先通入NH₃是使其過(guò)量能夠充分反應(yīng)掉后續(xù)通入的SiCl₂H₂，使反應(yīng)過(guò)程安全，且減小排出的尾氣中SiCl₂H₂的含量，減小對(duì)環(huán)境的危害。