[发明专利]低应力变化PECVD二氧化硅薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种低应力变化PECVD二氧化硅薄膜的制备方法，该方法改进了一般的PECVD二氧化硅薄膜沉积工艺，通过在常规沉积温度400℃下，采用低气体流量60～70sccm及高射频功率300～400W的方式沉积得高收缩应力的PECVD二氧化硅薄膜，再结合MEMS后续的退火工艺，省略了比较繁琐和耗能耗时的退火工艺调整，可得到理想的退火前后应力变化小的PECVD二氧化硅薄膜，同时使退火后的薄膜介电性能良好，符合MEMS结构的要求。

技术领域

本发明涉及一种二氧化硅薄膜的加工方法，尤其涉及一种低应力变化PECVD二氧化硅薄膜的制备方法。

背景技术

PECVD(等离子体增强化学气相沉积)二氧化硅薄膜具有硬度高、介电特性好、光透过率高、绝缘性好的特点，是一种在半导体、微电子学和微机电系统(MEMS)领域广泛应用的膜材料。基于SiH₄的PECVD二氧化硅薄膜广泛应用于MEMS加工领域，其薄膜应力在表面微机械加工技术中十分重要，残余的应力可导致MEMS结构的偏移、翘曲甚至断裂。

尤其如今MEMS对PECVD二氧化硅薄膜加工工艺的需求越来越多样化，一些包含有退火(Anneal)工艺的MEMS结构要求PECVD二氧化硅薄膜退火后要有较好的介电性能和较小的应力变化。为了能得到理想的PECVD二氧化硅薄膜，往往可以通过不断地调整退火温度来获得，但此方案对上下层结构影响较大，可行性不高。目前现有的一般PECVD二氧化硅工艺应力在0～±100Mpa之间，经过炉管退火后，薄膜的介电性能不符合MEMS要求，特别是退火前后应力变化太大，导致MEMS结构偏移、变型。因此如何通过调整工艺参数来使PECVD二氧化硅薄膜在退火前后应力变化最小，成为当前PECVD二氧化硅薄膜加工领域亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种低应力变化PECVD二氧化硅薄膜的制备方法，该方法通过调整沉积过程中气体流量和射频功率得到高收缩应力的PECVD二氧化硅薄膜，经MEMS工艺中退火后应力变化小、介电性能优良，符合MEMS结构要求。

本发明的技术方案是：

一种低应力变化PECVD二氧化硅薄膜的制备方法，包括

步骤(1)：将反应气体供给到放置有基板的反应腔体中，并利用等离子体增强化学气相沉积在基板上沉积二氧化硅薄膜，该步骤中沉积温度为400℃，产生等离子体的射频功率为300～400W，反应气体的气体流量为60～70sccm，沉积所得PECVD二氧化硅薄膜的应力为-200～-350MPa；

步骤(2)：将经步骤(1)所得二氧化硅薄膜进行退火，退火条件为1100～1200℃下退火50～60min。

其进一步的技术方案是：

所述反应气体为SiH₄和经汽化的TEOS。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明改进了一般的PECVD二氧化硅薄膜沉积工艺，通过在常规沉积温度400℃下，采用低气体流量60～70sccm及高射频功率300～400W的方式沉积得高收缩应力的PECVD二氧化硅薄膜，并结合MEMS后续的退火工艺，省略了比较繁琐和耗能耗时的退火工艺调整，可得到理想的退火前后应力变化小的PECVD二氧化硅薄膜，同时使退火后的薄膜介电性能良好，符合MEMS结构的要求。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明四因素三水平正交实验结果图。

具体实施方式