[发明专利]调控晶圆原子层化学沉积薄膜厚度均匀性的方法

说明书

本发明提供一种调控晶圆原子层化学沉积薄膜厚度均匀性的方法，所述方法包括：将第一前驱体及载流气体进行混合以形成混合气体并储存于缓存器内；将所述混合气体以预设速率通入反应腔体内使其吸附于晶圆表面，且在通入过程中利用真空泵以预设功率对所述反应腔体进行抽气以使其腔体压力维持在一定压力值以下；将第二前驱体通入所述反应腔体内使其吸附于所述晶圆表面，并与所述第一前驱体发生反应以生成所需薄膜；将上述步骤循环多次以使所述薄膜达到预定厚度。通过本发明可在不更改机台硬件配置的前提下，灵活的调控原子层沉积薄膜厚度均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种调控晶圆原子层化学沉积薄膜厚度均匀性的方法。

背景技术

原子层沉积炉管技术是半导体生产线的重要工艺技术，其因反应成膜特点而具备优良的台阶覆盖能力。原子层沉积氮化硅膜层常用于形成纳米级制程集成电路前道工序中的ONO电容结构和spacer侧墙结构等。

原子层沉积炉管生成氮化硅(ALD SiN)的反应原理是：由含硅化合物(如二氯硅烷等)提供的硅源与氨气电离后提供的氮源进行氧化还原反应。由于该氧化还原反应的特点决定着其较低的反应温度，从而使得原子层沉积炉管不能像普通低压化学气相沉积炉管一样通过调节温度的方法控制膜厚的均匀性。通常，ALD SiN膜厚的均匀性由设备的硬件安装特性(如气体喷孔大小、晶圆在晶舟上的相对位置等)来决定，气体喷孔大小的调节涉及硬件变更牵涉到硬件改造，以及调整晶圆在晶舟上的相对位置都需要停机处理，极为不便。

并且在实际生产中，不同沟槽密度及沟槽深度的产品是需要匹配不同工艺条件的。机台作业产品预先使用表面无沟槽的晶圆(即bare wafer)进行工艺条件测试，得到对应的厚度等测试结果后，再根据所要生产的产品的沟槽密度及沟槽深度来选择不同的工艺条件，从而使得各种产品都能够得到均匀性更佳的沉积薄膜。综上，在不改变同一台设备硬件的前提下，灵活的调控工艺菜单使bare wafer的试验厚度具备不同特征，使得具有各种沟槽密度及沟槽深度的不同产品晶圆表面所形成的氮化硅膜厚均具有较好的均匀性是我们的发明目的。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于不改变机台硬件前提下仅调控工艺菜单即可灵活控制晶圆原子层化学沉积薄膜厚度均匀性，用于解决现有的需停机更改机台硬件配置才能调控原子层沉积薄膜厚度均匀性的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种调控晶圆原子层化学沉积薄膜厚度均匀性的方法，所述方法包括；

步骤1)将第一前驱体及载流气体进行混合以形成混合气体储存于缓存器内；

步骤2)将所述混合气体以预设流速通入反应腔体内使其吸附于晶圆表面，且在通入过程中利用真空泵以预设功率对所述反应腔体进行抽气以使其腔体压力维持在一定压力以下；

步骤3)将第二前驱体通入所述反应腔体内使其吸附于晶圆表面，并与所述第一前驱体发生反应以生成所需薄膜；

将上述步骤循环多次以使所述薄膜达到预定厚度。

可选地，所述第一前驱体与所述载流气体通入所述缓存器内进行混合时的流量之比为1:1～5:1。

可选地，对储存于所述缓存器内的所述混合气体设定通气时间，使其得到通入所述反应腔体内所需的所述预设流速。

可选地，所述混合气体的通气时间为1s～5s，所述预设流速为3L/min-15L/min。

可选地，所述载流气体包括氮气或其他惰性气体。

可选地，在执行步骤1)之前，所述方法包括：利用冲洗气体对所述反应腔体进行第一次吹扫的步骤。

可选地，在执行步骤2)之后及执行步骤3)之前，所述方法包括：利用所述冲洗气体对所述反应腔体进行第二次吹扫的步骤。