一種厚氧化薄膜的制作方法技術

本發明專利技術公開了一種厚氧化薄膜的制作方法，該厚氧化薄膜的厚度為4-7微米，該方法包括如下步驟：第一步，采用亞常壓化學氣相沉積法和等離子輔助化學氣相沉積法交替沉積氧化薄膜；第二步，退火處理。本發明專利技術通過用亞常壓化學氣相沉積法和等離子輔助化學氣相沉積法的交替沉積，并輔助以退火處理調節兩種膜質的刻蝕速率，實現了厚氧化膜的制作和滿足器件要求的刻蝕形貌。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于半導體集成電路制造工藝，具體涉及一種半導體集成電路中薄膜的制備方法，尤其涉及。
技術介紹
在半導體電子器件制造中，氧化膜(SiO2)由于其良好的致密性，絕緣性作為淺溝槽隔離(STI Shallow Trench Isolation),金屬間絕緣(IMD Inter-metal Dielectric) 和金屬前絕緣(PMD Pre-metal Dielectric)得到了廣泛的應用。一般情況下，氧化膜和金屬層(鋁或銅)交替沉積，而且氧化膜的厚度不會大于1. 5微米，這樣就能很好的解決薄膜的應力問題，從而控制整個硅片的翹曲度，即硅片的曲率半徑，不至于影響到后續的工藝處理。氧化膜的制備方法通常由亞常壓化學氣相沉積法和等離子輔助化學氣相沉積法來實現。亞常壓化學氣相沉積法制備的薄膜表現為拉應力，作為對應的結果，硅片的翹曲度就向上，曲率半徑會向正的方向變化。但由于亞常壓化學氣相沉積法制備的薄膜暴露在空氣中有吸水的特性，使得薄膜的應力從拉應力變為壓應力，硅片的翹曲度就向下，曲率半徑會向負的方向變化(如圖1所示)；等離子輔助化學氣相沉積法制備的薄膜由于引入了等離子體，薄膜的性能非常穩定，薄膜表現為壓應力(如圖2所示)。由于器件的特殊要求，氧化膜的厚度為4微米到7微米。由于薄膜的應力和硅片的翹曲度的影響，用單一的亞常壓化學氣相沉積法或等離子輔助化學氣相沉積法來完成整個薄膜的沉積，薄膜都有剝落的風險。因此，如何選用亞常壓化學氣相沉積法和等離子輔助化學氣相沉 積法的交替沉積、并輔助以退火處理來得到厚氧化膜，并能很好的規避膜剝落風險就提上了議事日程。由于某些器件的特殊要求，氧化膜沉積后，還要對其進行刻蝕工藝， 要得到可控的刻蝕形貌。這就要求兩種薄膜有相匹配的刻蝕速率。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供，通過用亞常壓化學氣相沉積法和等離子輔助化學氣相沉積法的交替沉積，并輔助以退火處理調節兩種膜質的刻蝕速率，實現了厚氧化膜的制作和滿足器件要求的刻蝕形貌。為解決上述技術問題，本專利技術提供，該厚氧化薄膜的厚度為4-7微米，該方法包括如下步驟第一步，采用亞常壓化學氣相沉積法和等離子輔助化學氣相沉積法交替沉積氧化薄膜；第二步，退火處理。第一步中，將等離子輔助化學氣相沉積法沉積的薄膜放在該厚氧化薄膜的最上面一層。第一步中，采用亞常壓化學氣相沉積法單次沉積的薄膜厚度為O 3微米，采用等離子輔助化學氣相沉積法單次沉積的薄膜厚度為O 3微米。第二步中，所述退火處理為燈退火和/或爐管退火。第二步中，所述退火處理的退火溫度為570 900°C，優選720°C。和現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果本專利技術通過用亞常壓化學氣相沉積法和等離子輔助化學氣相沉積法的交替沉積，并輔助以退火處理調節兩種膜質的刻蝕速率，實現了厚氧化膜的制作和滿足器件要求的刻蝕形貌，如圖6所示，采用本專利技術方法得到的厚氧化膜具有可控的硅片翹曲度和刻蝕形貌。附圖說明·圖1是采用亞常壓化學氣相沉積法制備的薄膜的穩定性示意圖；圖1A是薄膜的應力示意圖，圖1B是薄膜的曲率半徑示意圖。圖2是采用等離子輔助化學氣相沉積法制備的薄膜的穩定性示意圖；圖2A是薄膜的應力示意圖，圖2B是薄膜的曲率半徑示意圖。圖3是采用等離子輔助化學氣相沉積法沉積薄膜的退火特性示意圖；圖3A是薄膜的應力示意圖，圖3B是薄膜的曲率半徑示意圖。圖4是采用亞常壓化學氣相沉積法沉積薄膜的退火特性示意圖；圖4么是薄膜的應力示意圖，圖4B是薄膜的曲率半徑示意圖。圖5是采用亞常壓化學氣相沉積法沉積的薄膜與采用等離子輔助化學氣相沉積法沉積的薄膜該兩種薄膜的刻蝕速率比較示意圖。圖6是本專利技術采用退火處理和不采用退火處理的薄膜刻蝕形貌比較示意圖；圖6A 是本專利技術采用退火處理后薄膜的刻蝕形貌示意圖，圖6B是未采用退火處理的薄膜刻蝕形貌不意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步詳細的說明。本專利技術提供了，該厚氧化薄膜的厚度為4-7微米，該方法包括如下步驟第一步，采用亞常壓化學氣相沉積法和等離子輔助化學氣相沉積法交替沉積氧化薄膜。可以先采用亞常壓化學氣相沉積法，也可以先采用等離子輔助化學氣相沉積法，沉積次數取決于單次沉積的薄膜厚度及該厚氧化薄膜的總厚度；優選的，將等離子輔助化學氣相沉積法沉積的薄膜放在該厚氧化薄膜的最上面一層(即最后采用等離子輔助化學氣相沉積法沉積)。采用亞常壓化學氣相沉積法單次沉積的薄膜厚度為O 3微米，采用等離子輔助化學氣相沉積法單次沉積的薄膜厚度為O 3微米。第二步，退火處理。所述退火處理為燈退火和/或爐管退火。所述退火處理的退火溫度為570 900°C，優選720°C。具體實施方案如下描述所示1.由于亞常壓化學氣相沉積法制備的薄膜暴露在空氣中，膜的應力和硅片的曲率半徑有很大的變化，所以，在整個薄膜沉積的過程中，將等離子輔助化學氣相沉積法沉積的薄膜放在最上面一層，以防止薄膜的吸水。2.在特定項目開發中，由于前程膜的沉積，硅片的曲率半徑為-65米左右，這就要求后續沉積的氧化膜的整體應力為拉應力，以此來改善硅片的曲率半徑。3.對等離子輔助化學氣相沉積法沉積薄膜退火條件的溫度實驗顯示，在670°C有一個溫度拐點在670°C以下時，薄膜的壓應力有所減小，同時，曲率半徑向正的方向變化； 6700C以上時，薄膜的壓應力有所增大，同時，曲率半徑向負的方向變化(如圖3所示)。4.對亞常壓化學氣相沉積法沉積薄膜退火條件的溫度實驗顯示，在低于退火溫度 820°C時，薄膜還是有一定的吸水性，即應力和硅片的曲率半徑會隨時間的增加而改變(如圖4所示)；5.對兩種薄膜(采用亞常壓化學氣相沉積法沉積的薄膜和采用等離子輔助化學氣相沉積法沉積的薄膜)的退火溫度實驗結果顯示，在退火溫度為720°C時，兩種薄膜的刻蝕速率比較匹配 (如圖5所示)，因此，退火處理的退火溫度優選720V ；6.基于該工藝條件，即兩種薄膜的交替沉積輔助以高溫退火，得到的厚氧化膜具有可控的硅片翹曲度和刻蝕形貌(如圖6所示)。權利要求1.，其特征在于，該厚氧化薄膜的厚度為4-7微米，該方法包括如下步驟第一步，采用亞常壓化學氣相沉積法和等離子輔助化學氣相沉積法交替沉積氧化薄第二步，退火處理。2.如權利要求1所述的厚氧化薄膜的制作方法，其特征在于，第一步中，將等離子輔助化學氣相沉積法沉積的薄膜放在該厚氧化薄膜的最上面一層。3.如權利要求1或2所述的厚氧化薄膜的制作方法，其特征在于，第一步中，采用亞常壓化學氣相沉積法單次沉積的薄膜厚度為O 3微米，采用等離子輔助化學氣相沉積法單次沉積的薄膜厚度為O 3微米。4.如權利要求1所述的厚氧化薄膜的制作方法，其特征在于，第二步中，所述退火處理為燈退火和/或爐管退火。5.如權利要求1或4所述的厚氧化薄膜的制作方法，其特征在于，第二步中，所述退火處理的退火溫度為570 900°C。6.如權利要求5所述的厚氧化薄膜的制作方法，其特征在于，第二步中，所述退火處理的退火溫度為720°C。全文摘要本專利技術公開了，該厚氧化薄膜的厚度為4-7微米，該方法包括如下步驟第一步，采用亞常壓化學氣相沉積法和等離子輔助化學氣相沉積法交替沉積氧化薄膜；第二步，退火處理。本專利技術通過用亞常壓化學氣相沉積法和等離子輔助化學氣相沉積法的交替沉積，并輔助本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種厚氧化薄膜的制作方法，其特征在于，該厚氧化薄膜的厚度為4?7微米，該方法包括如下步驟：第一步，采用亞常壓化學氣相沉積法和等離子輔助化學氣相沉積法交替沉積氧化薄膜；第二步，退火處理。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：成鑫華，陳立鳴，李琳松，姚嫦媧，
申請(專利權)人：上海華虹NEC電子有限公司，
類型：發明
國別省市：