[发明专利]半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法。

背景技术

在半导体器件制备过程中，通常需要在晶片上形成各种各样的薄膜，其中，最常见的一种薄膜即为氮化硅(Si₃N₄)层。现有技术的半导体器件中，氮化硅层有各种用途，如用做扩散阻挡层、钝化层、ONO结构中的存储层等。然而，不同用途的氮化硅层，其特性需求也不同，业界通常用氮化硅层的折射率(RI)来反映不同氮化硅层的应力特性。

氮化硅层通常采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)的方式形成。在沉积形成氮化硅层的过程中，二氯硅烷(SiH₂Cl₂)、氨气(NH₃)等反应气体经过气体注入管从沉积炉(furnace)的底部进入沉积炉管(tube)内，并且与放在晶舟(boat)上的晶片发生化学反应，从而形成氮化硅层。然而，半导体器件制备过程中，如果要获得不同折射率的氮化硅层，就需要改变氮化硅沉积过程的工艺参数(如压强、二氯硅烷和氨气的比例)，因此，现有技术制备不同折射率的氮化硅层的方法工作复杂、周期长、成本高。

进一步的，在沉积形成氮化硅层的过程中，氮化硅层也会形成在沉积炉管和晶舟上，因此，需要对沉积炉进行定期维护(Preventive Maintenance，PM)。当在同一沉积炉中形成不同折射率的氮化硅层时，由于不同折射率的氮化硅层的应力也不同，沉积在沉积炉管和晶舟上的不同折射率的氮化硅层会因应力不匹配(mismatch)而容易脱落(peeling)，导致晶片上形成颗粒物(particle)，增加了晶片的报废机率，从而缩短了沉积炉定期维护的周期。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法。

一种半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法，包括如下步骤：形成基准折射率的氮化硅层；对所述氮化硅层进行快速热处理以改变所述氮化硅层的折射率。

上述方法优选的一种技术方案，采用化学气相沉积的方式形成所述基准折射率的氮化硅层。

上述方法优选的一种技术方案，所述快速热处理过程的温度范围是800℃到1200℃。

上述方法优选的一种技术方案，在800℃到1200℃的温度范围内，所述氮化硅层的折射率的增加幅度随着温度的升高而增加。

上述方法优选的一种技术方案，所述氮化硅层的折射率的增加幅度随着快速热处理过程的时间的增加而增加。

上述方法优选的一种技术方案，所述快速热处理过程的时间范围是0到150秒。

上述方法优选的一种技术方案，所述快速热处理过程中，氮气的流量范围为0～20slm，氧气的流量范围为0～20slm。

与现有技术相比，本发明的氮化硅层的制备方法不需要改变氮化硅沉积过程的工艺参数，就可以获得不同折射率的氮化硅层，制备周期短，工艺简单，成本低。且由于在沉积炉内仅会沉积形成基准折射率的氮化硅层，沉积炉管和晶舟上的氮化硅层不会因应力不匹配而容易脱落，避免了晶片上颗粒物的形成，有利于延长沉积炉定期维护的周期。

附图说明

图1是本发明的半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法的流程图。

图2是本发明的方法中氮化硅层折射率的增加幅度随快速热处理温度的变化曲线图。

图3是本发明的方法中氮化硅层折射率的增加幅度随快速热处理时间的变化曲线图。

具体实施方式

本发明的半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法，先形成基准折射率的氮化硅层，然后对氮化硅层进行快速热处理以改变所述氮化硅层的折射率，有利于简化氮化硅层的制备工艺和缩短制备周期。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

请参阅图1，图1是本发明的半导体器件制备过程中氮化硅层的制备方法的流程图。本发明的氮化硅层的制备方法包括如下步骤：

首先，形成基准(baseline)折射率的氮化硅层。所述氮化硅层可以为化学气相沉积的方式形成。所述氮化硅层可以为扩散阻挡层、钝化层、ONO结构中的存储层或者其他本领域公知类型的氮化硅层。所述氮化硅层的基准折射率可以根据设计需要而自由设置。