[發明專利]制備氧化硅和氮化硅超晶格結構的方法

在審

• 申請號: 202011600486.4
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112670167A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 馬宏平;張園覽
• 申請（專利權）人: 光華臨港工程應用技術研發（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L31/0352
• 代理公司: 上海盈盛知識產權代理事務所(普通合伙) 31294
• 代理人: 孫佳胤;陳麗麗

本發明涉及一種制備氧化硅和氮化硅超晶格結構的方法。所述制備氧化硅和氮化硅超晶格結構的方法包括如下步驟：提供一襯底；交替進行第一沉積工藝和第二沉積工藝，于所述襯底表面形成氧化硅和氮化硅超晶格結構；所述第一沉積工藝包括重復執行若干次第一循環步驟；所述第一循環步驟包括：采用原子層沉積工藝形成一層氧化硅層于所述襯底表面；所述第二沉積工藝包括重復執行若干次第二循環步驟；所述第二循環步驟包括：采用原子層沉積工藝形成一層氮化硅層于所述氧化硅層表面。本發明達到了精確調控氧化硅層厚度和氮化硅層厚度的效果，實現了對超超晶格薄膜厚度原子層級可控，從而能夠形成具有較高質量的氧化硅和氮化硅超晶格結構。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種制備氧化硅和氮化硅超晶格結構的方法。

背景技術

具有氧化硅和氮化硅(SiO₂/SiN_x)多層膜超晶格結構的半導體器件具有廣泛的用途，例如在形成光電器件領域具有重要作用。目前比較常見的制備SiO₂/SiN_x多層膜超晶格結構的方法主要是基于傳統的化學氣相沉積(CVD)工藝或者磁控濺射法。但是，化學氣相沉積工藝和磁控濺射法在形成SiO₂/SiN_x多層膜超晶格結構時，很難實現對超晶格薄膜中含氧量和每一膜層厚度的精確調控，特別是在制備超薄勢壘層和勢阱層的超晶格結構時具有極大的局限性。

如何實現SiO₂/SiN_x超晶格薄膜結構中含氧量和單層薄膜厚度的精確控制，避免生長速率過快，從而實現高質量超薄薄膜的制備，同時如何改善制備的薄膜大面積均勻性差的問題，以提高器件性能，是當前亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明提供一種制備氧化硅和氮化硅超晶格結構的方法，用于改善現有方法制備的氧化硅和氮化硅超晶格結構質量較差，且無法實現對超晶格結構中單層膜厚度進行精確調控的問題，以提高具有氧化硅和氮化硅超晶格結構的半導體器件的性能。

為了解決上述問題，本發明提供了一種制備氧化硅和氮化硅超晶格結構的方法，包括如下步驟：

提供一襯底；

交替進行第一沉積工藝和第二沉積工藝，于所述襯底表面形成氧化硅和氮化硅超晶格結構；

所述第一沉積工藝包括重復執行若干次第一循環步驟，以形成具有第一預設厚度的氧化硅層；所述第一循環步驟包括：

采用原子層沉積工藝形成一層氧化硅層于所述襯底表面；

所述第二沉積工藝包括重復執行若干次第二循環步驟，以形成具有第二預設厚度的氮化硅層；所述第二循環步驟包括：

采用原子層沉積工藝形成一層氮化硅層于所述氧化硅層表面。

可選的，還包括如下步驟：

在以惰性氣體為載氣的等離子體增強原子層沉積裝置的反應腔室內放入所述襯底。

可選的，所述第一循環步驟包括如下步驟：

傳輸硅源前驅體至所述襯底表面，形成吸附于所述襯底表面的第一前驅層；

采用惰性氣體對所述反應腔室進行吹掃，除去多余的所述硅源前驅體。

可選的，所述硅源前驅體為四(二甲胺基)硅烷；所述第一循環步驟還包括：

向所述反應腔室內通入O₂，并施加第一射頻電源功率使所述電離生成O₂等離子體，所述O₂等離子體與所述第一前驅層反應，生成一層SiO₂原子層。

可選的，所述第一循環步驟還包括：