[发明专利]一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺

说明书

一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，属于半导体制造领域，本发明是以三甲基铝为铝源，以臭氧为氧源，氮气为载气，衬底为硅片，设置原子层沉积系统反应腔温度为320℃～380℃，制备氧化铝薄膜，本工艺使得温度升高，既可以提高氧化铝薄膜的生长速率，又不会因为温度过高而降低薄膜的质量。同时抑制了高温退火可能对前期工艺性能所造成的影响，使得材料生长过程不再需要任何的加热过程，极大的降低了制造过程中的能源消耗，并使其片内均匀性可达0.5％以下。

技术领域

本发明涉及一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，属于半导体制造领域。

背景技术

随着大规模集成电路技术的迅猛发展，使用ALD原子层沉积的方式生长高k栅介质材料氧化铝Al₂O₃，可有效的降低栅的漏电流。ALD可满足单原子层控制的方式生长，精确地控制厚度在埃级或单原子层水平，进行连续的沉积反应过程。温度过高或过低都会降低ALD的生长速率，生长Al₂O₃后续还伴随着退火处理，消除界面与膜内应力，然而这种工艺方式生长速率较慢，成本较高。

生长氧化铝Al₂O₃薄膜，低温会导致低的生长速率并且不能实现原子层沉积，而过高的温度会导致前驱体的热分解和化学吸附，并影响薄膜的质量和性质。在实际的半导体应用中，沉积薄膜采用的温度在200℃～300℃之间，退火温度为500℃，然而有些半导体前期的工艺制备并不能在后续工艺过程中承受过高的温度，温度过高会对电极性能产生很大的影响，所以退火的温度会影响器件的性质，并且这种方法也极大的限制了生长时间和成本。

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术中存在的问题，提出了一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，本工艺使得温度升高，既可以提高氧化铝薄膜的生长速率，又不会因为温度过高而降低薄膜的质量。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、设定原子层沉积系统反应腔温度为320℃～380℃，压力值控制在1.19torr～1.3torr之间；

步骤二、利用原子层沉积法制备氧化铝薄膜，具体制备过程如下：

①向原子层沉积系统反应腔通入第一反应物三甲基铝，流量为200sccm～400sccm，通入时间为2s～7s；

②通入氮气N2吹扫三甲基铝，通入时间为3s～10s；

③通入第二反应物臭氧O3，通入时间为10s～35s；

④继续通入氮气N2，时间为5s～20s；

步骤①至步骤④形成一个循环，重复该循环，得到氧化铝薄膜。

优先地，所述步骤一中设定原子层沉积系统反应腔温度为350℃。

优先地，所述步骤二利用原子层沉积法制备氧化铝薄膜制备过程如下：通入第一反应物三甲基铝，流量为300sccm，通入时间为5s；通入氮气N2吹扫三甲基铝，通入时间为7s；通入第二反应物臭氧O3，通入时间为20s；继续通入氮气N2，时间为10s；步骤①至步骤④形成一个循环，重复该循环，得到氧化铝薄膜。

进一步，步骤二中所述循环重复178次，氧化铝薄膜的厚度为