[发明专利]原子层沉积法形成氮化物膜的方法

说明书

本发明提供了一种原子层沉积法形成氮化物膜的方法，包括：步骤S1：通入第一源气体至反应室中，所述第一源气体被吸附到位于所述反应室内的不同高度上的各个衬底的表面；步骤S2：除去未被吸附的所述第一源气体；步骤S3：通入第二源气体至所述反应室中，且所述第二源气体与各个所述衬底表面上吸附的第一源气体发生反应，以在各个所述衬底的表面上形成氮化物膜；在上述每一步骤中均向所述反应室中通入第三气体，且所述第三气体在步骤S1和步骤S3中的流量大于其他步骤中的流量。通过在通入第一源气体和第二源气时增加第三气体流量的方法，改变反应室上中下不同位置的反应源气体浓度，提高炉内氮化物膜的均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种原子层沉积法形成氮化物膜的方法。

背景技术

目前，随着超大规模集成电路的迅速发展，半导体器件需要达到更快的运算速度、更大的数据存储量，使得晶片朝向更高的原件密度以及高集成度的方向发展。因器件的高密度、小尺寸引发的各种栅极侧壁层的质量问题会对器件的性能产生较大的影响，如何形成高质量的栅极侧壁层是半导体制造工艺中备受关注的问题。

半导体器件的制造技术已进入40nm以下工艺节点，对薄膜质量要求越来越高。目前，原子层沉积法(Atomic layerdeposition，ALD)SiN被广泛应用于形成栅极侧壁层。ALDSiN是采用炉管的低温方式沉积，有相对较低的沉积温度，大多数ALD SiN法采用等离子体辅助技术，可提供活性自由基，且因其从吸附衬底开始一层一层生长，即使对于纵宽比高达100:1的结构也可实现良好的阶梯覆盖性，即炉管机台沉积的ALD SiN具有很好的台阶覆盖性，较小的负载效应等优点。当然，ALD SiN法的缺点也显而易见，即精确到原子层的生长控制使得生长速率偏慢，受温度影响较小，当炉内膜厚存在差异时，普通的低压炉管通过管内上、中、下不同加热区域(即炉管的反应室的不同高度区域)的温度微调来改善炉内的膜厚差异，但是ALD SiN沉积由于沉积速率受温度影响较小，微调节炉管内上、中、下区域的温度很难改善炉内膜厚差异，大幅调节温度又对产品有较大影响，因为所有的热都可能影响掺杂离子在衬底或者是多晶硅中的分布和活性，从而影响器件的电器性能。因此如何改善氮化硅炉内膜厚差异是半导体制造中备受关注的问题。

此外，在其他的炉管ALD氮化物膜的形成工艺中，同样也存在上述的氮化物炉内膜厚存在差异的问题，即也存在反应室内不同高度的衬底(或晶圆)表面上形成的氮化物膜的膜厚不一致的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原子层沉积法形成氮化物膜方法，以改善反应室内不同高度的衬底(或晶圆)表面上形成的氮化物膜的膜厚均匀性，从而使得同批产品的氮化物质量均匀，以提高相应的产品的性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种原子层沉积法形成氮化物膜的方法，包括：

步骤S1：通入第一源气体至反应室中，所述第一源气体被吸附到位于所述反应室内的不同高度上的各个衬底的表面；

步骤S2：除去所述反应室中未被吸附的所述第一源气体；

步骤S3：通入第二源气体至所述反应室中，且所述第二源气体与各个所述衬底表面上吸附的第一源气体发生反应，以在各个所述衬底的表面上形成氮化物膜；

在上述每一步骤中均向所述反应室中通入第三气体，且所述第三气体在步骤S1和步骤S3中的流量大于其他步骤中的流量。

可选的，在所述的原子层沉积法形成氮化物膜的方法中，所述第一源气体包括SiH₂Cl₂或TiCl₄，所述第二源气体包括氨气，所述氮化物膜为氮化硅或者氮化钛。

可选的，在所述的原子层沉积法形成氮化物膜的方法中，所述第三气体包括氮气、氩气或者氦气，且在每一步骤中向所述反应室中通入的第三气体的成分完全相同或不完全相同。