[发明专利]一种采用TEOS源的低温镀膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用TEOS源的低温镀膜方法，具体地说是一种采用TEOS源的等离子体增强化学气相沉积低温镀膜方法，该方法属于半导体薄膜制造及应用技术领域。

背景技术

硅通孔技术(TSV，Through-Silicon-Via)是3D领域多芯片叠层化集成和电互联的关键性技术，引领3D封装的发展，其尺寸小，能耗低，芯片速度大幅改善，具有广阔的应用前景。TSV涉及许多关键技术，如通孔刻蚀，孔内绝缘层的沉积，电镀及芯片减薄等等。其中，孔内绝缘层的沉积是重中之重，其可避免互联材料铜与硅基底之间形成导电通道，对电学性能的提高非常关键。

但TSV在封装生产阶段，绝缘层的沉积温度需要小于200℃，甚至更低的温度，才能满足TSV在封装生产阶段对低温的要求。但传统PECVD工艺沉积温度为400℃或以上。因此，为实现PECVD(等离子体增强化学气相沉积)在TSV领域的应用，低温PECVD工艺的开发至关重要。为了提高器件的整体性能，绝缘层需要具有良好的电学性能和机械性能，需求击穿电压(BreakDownVoltage)较高，漏电流(LeakageCurrent)较低，具有良好的孔内覆盖性及薄膜稳定性。

发明内容

本发明以解决上述问题为目的，主要为满足现有技术TSV在封装生产阶段，绝缘层的沉积温度需要小于200℃的需求，而提供一种PECVD(等离子体增强化学气相沉积)作为低温沉积绝缘层的方法，该方法是一种可在低温条件(小于200℃)下，采用TEOS源，利用等离子体增强化学气相沉积法制备出的孔洞结构覆盖率高，电学性能优良的氧化硅薄膜。

该方法是通过下述工艺步骤实现的：

将基片传入真空反应腔，下电极通过热偶精确控制一个较低的温度，腔体在真空状态时开始通O₂及He达到设定压力，通气一段时间后向腔体通入已加热汽化的TEOS气体，开启射频电源，达到设定射频功率后，在电极间产生等离子体开始在基片表面沉积氧化硅薄膜。其中O₂流量为1000sccm-8000sccm，He流量为1000sccm-8000sccm，反应压力为：1torr-9torr，TEOS流量为：1g/min-10g/min。电极板间距离为7mm-28mm，射频功率为700W-1900W。

本发明的有益效果及特点：本发明提供一种低温PECVD制备SiO2薄膜的方法，采用该方法能够制备出孔洞结构覆盖率高，电学性能优良，稳定性高的薄膜。该方法可在半导体薄膜制造及应用技术领域广泛推广，尤其在TSV领域的应用，具有良好的工艺表现，能够达到TSV的需求，使产品的良率大幅提升，应用前景广阔。

附图说明

图1是140℃时薄膜不同时间红外监测图。

图2为薄膜的电学性能随时间变化的曲线。

图3为薄膜应力随时间变化的曲线。

图4为深宽比AR3:1的薄膜覆盖率。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的低温PECVD制备SiO2薄膜方法做进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例1：

采用沈阳拓荆科技有限公司PECVD设备来制备氧化硅薄膜，腔体温度控制在140℃，将基片传入真空反应腔，腔体在真空状态时开始通O₂，流量为3000-5000sccm，及He流量为1000sccm-3000sccm，控压至3torr-5torr，一段时间后向腔体通入已加热汽化的TEOS气体，流量为2g/min-5g/min，电极板间距离为9-13mm，开启射频电源，射频功率设定为1700W-1900W，在电极间产生等离子体开始在裸硅片表面沉积氧化硅薄膜。

图1是140℃时薄膜不同时间红外监测图，从图中可以看出，TEOS-SiO₂薄膜Si-O峰主要在940-1080cm^-1范围内出现，并于1050cm^-1处达到最大，另外在817cm-1和435cm-1处同样也是Si-O-Si峰。另外，对薄膜进行连续一周的检测，从图1可以看出，其薄膜具有良好的稳定性，及抗吸水能力。

图2为薄膜的电学性能随时间变化的曲线，由图可以看出，曲线随时间变化保持稳定，其击穿电压(BreakDownVoltage)大于10MV/cm，漏电流(LeakageCurrent)小于1×10^-9A/cm²@1MV/cm，满足TSV领域的需求。