[發(fā)明專利]一種金屬化合物薄膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111123778.8
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113862622B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬迎功;郭冰亮;武樹波;趙晨光;周麟;宋玲彥;楊健;甄梓楊;翟洪濤;段俊雄;師帥濤;許文學(xué);張璐;崔亞欣
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/58;C23C14/54;C23C14/02;C23C14/06
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

本發(fā)明公開了一種金屬化合物薄膜的制備方法，包括：步驟1：將待沉積薄膜的晶圓放入反應(yīng)腔室中基座上方的托盤上；步驟2：向反應(yīng)腔室內(nèi)通入惰性氣體和工藝氣體的混合氣體，對反應(yīng)腔室中的金屬靶材施加脈沖直流功率，使該混合氣體形成等離子體，該等離子體轟擊金屬靶材，以在晶圓上形成金屬化合物薄膜；同時對基座施加射頻偏壓功率，以調(diào)整金屬化合物薄膜的應(yīng)力。本發(fā)明在步驟2中，對基座施加射頻偏壓功率，以在晶圓上形成金屬化合物薄膜時調(diào)整金屬化合物薄膜的應(yīng)力。解決了薄膜受力彎曲，甚至脫落的問題，進而提升了器件的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域，更具體地，涉及一種金屬化合物薄膜的制備方法。

背景技術(shù)

PVD(Physical Vapor Deposition)作為一種薄膜沉積技術(shù)，主要應(yīng)用于各種功能薄膜的沉積，被廣泛用于集成電路、太陽能電池、LED等泛半導(dǎo)體領(lǐng)域。

PVD沉積氮化鋁(AlN)薄膜，作為緩沖層或壓電層已廣泛應(yīng)用在LED， MEMS，HEMT領(lǐng)域。理想狀況下，AlN薄膜的應(yīng)力為零，否則應(yīng)力過大，會造成薄膜受力彎曲，甚至脫落，影響器件的可靠性。對濺射功率、濺射溫度、濺射氣體、壓力等工藝參數(shù)優(yōu)化后，保持其它工藝參數(shù)不變，AlN 薄膜應(yīng)力基本不變。AlN作為壓電層，主要沉積于Si和SiO₂襯底上，其在 MEMS應(yīng)用中要求應(yīng)力在0±100Mpa范圍內(nèi)，但是工藝參數(shù)的優(yōu)化很難調(diào)整AlN(厚膜500nm～1500nm)的應(yīng)力。

因此，對于硅/二氧化硅襯底上沉積AlN膜來說，尋找一種新的應(yīng)力可調(diào)的AlN膜制備方法至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種金屬化合物薄膜的制備方法，解決在工藝過程中沉積薄膜張應(yīng)力過大的問題，所述制備方法包括：

步驟1：將待沉積薄膜的晶圓放入反應(yīng)腔室中基座上方的托盤上；

步驟2：向所述反應(yīng)腔室內(nèi)通入惰性氣體和工藝氣體的混合氣體，對所述反應(yīng)腔室中的金屬靶材施加脈沖直流功率，使該混合氣體形成等離子體，該等離子體轟擊所述金屬靶材，以在所述晶圓上形成金屬化合物薄膜；同時對所述基座施加射頻偏壓功率，以調(diào)整所述金屬化合物薄膜的應(yīng)力。

可選方案中，在所述步驟2之后還包括：

步驟3：向所述反應(yīng)腔室內(nèi)通入惰性氣體，對所述基座施加射頻偏壓功率，使該惰性氣體形成等離子體，該惰性氣體形成的等離子體對所述金屬化合物薄膜的表面進行刻蝕，以進一步調(diào)整所述金屬化合物薄膜的應(yīng)力。

可選方案中，在所述步驟1之后，且在所述步驟2之前還包括：

步驟101：將所述托盤和所述晶圓加熱至預(yù)設(shè)溫度，以去除所述托盤和所述晶圓的水氣以及附著在所述晶圓表面的有機雜質(zhì)。

可選方案中，在所述步驟101之后，且在所述步驟2之前還包括：

步驟102：向所述反應(yīng)腔室中通入惰性氣體，并對所述基座施加射頻功率，使該惰性氣體形成等離子體，該惰性氣體形成的等離子體轟擊所述晶圓的表面，以去除所述晶圓表面的雜質(zhì)。

可選方案中，在所述步驟102之后，且在所述步驟2之前還包括：

步驟103：將擋板移至遮蓋所述晶圓的上方，向所述反應(yīng)腔室內(nèi)通入惰性氣體和工藝氣體的混合氣體，對所述金屬靶材施加脈沖直流功率，待向所述反應(yīng)腔室通入的該混合氣體的氣體流量和所述脈沖直流功率穩(wěn)定后，將所述擋板從所述晶圓的上方移開，并維持該脈沖直流功率和該混合氣體的氣流不變。

可選方案中，所述步驟2中，所述惰性氣體的流量小于200sccm，所述工藝氣體的流量小于500sccm，其中工藝氣體和惰性氣體的流量比例為 4～10，對所述金屬靶材施加的脈沖直流功率小于10000W，對所述基座施加的射頻偏壓功率小于1000W。