[发明专利]一种改善SiNx在GaAs晶圆上粘附性的方法

说明书

本发明提出了一种改善SiNx在GaAs晶圆上粘附性的方法。本发明在主工艺开始前，在对晶圆表面进行等离子体预清洗时通入N2和活性较强的NH3，利用N2的等离子体对GaAs晶圆表面进行物理清洗，利用活性较强的NH3的等离子体与晶圆表面的氧化层进行化学反应露出新鲜的GaAs表面，在此基础上进行后续SiN薄膜的生长。该技术方案可以更有效地去除表面的沾污和氧化层，最大程度上改善SiNx薄膜与衬底之间的粘附性。其中还特别对工艺参数进行了优化，预清洗环节中NH3等参数的最佳配置有别于薄膜沉积环节，综合优化后的工艺能够完全避免解理过程中薄膜翘起的现象，从而提高了产品的成品率和性能。

技术领域

本发明涉及一种半导体衬底表面处理方法。

背景技术

在半导体行业，在晶圆衬底上生长SiNx作为介质薄膜，用于半导体器件的钝化、隔离、电容介质等。而SiNx与衬底之间的粘附性是考量介质薄膜沉积质量的一个重要标准。通常做法是在薄膜沉积主工艺开始前通入惰性气体(例如氩气和氮气)辉光放电，利用等离子体轰击衬底表面，以达到清洁衬底表面的目的。然后，在薄膜沉积时通入SiH4、NH3、N2和He，利用氮等离子体轰击来增强Si-N键合力，利用He的亚稳态促进其他反应气体更完全的分解，从而增强薄膜的粘附力。

然而，在半导体激光芯片的制备工艺中，需要将沉积过SiNx薄膜的芯片解理成小的巴条，解理过程对SiNx薄膜与晶圆衬底的粘附力要求极为苛刻。申请人在实践中发现，在砷化镓(GaAs)衬底上生长SiNx作为介质薄膜，通过改变清洗过程中N2气体流量和辉光放电的功率，以及薄膜沉积过程中各气体的流量、配比、RF功率和衬底温度等工艺参数均无法达到满意的粘附效果，在解理工艺过程仍会出现薄膜翘起的现象，从而严重影响了产品的成品率和性能。

发明内容

为了解决传统工艺制备的SiNx薄膜在后续晶圆解理时薄膜翘起的问题，本发明提出了一种改善SiNx在GaAs晶圆上粘附性的方法。

本发明的技术方案如下：

一种改善SiNx在GaAs晶圆上粘附性的方法，包括以下步骤：

步骤一：将GaAs晶圆放进PECVD反应腔室内，抽真空；

步骤二：向反应腔室内通入N2对腔室进行吹扫，之后再抽真空；

步骤三：通入N2和NH3，其中通入N2的流量范围为130～390sccm、NH3的流量范围为10～50sccm，N2和NH3的流量比范围为6:1～7:1；

步骤四：待腔室内压强稳定，射频点火，使N2和NH3形成等离子体分别对晶圆表面进行物理清洗和化学清洗；

步骤五：对腔室进行抽真空，并进行多次吹扫；

步骤六：通入SiH4、NH3、N2和He，稳压后射频点火，进行SiNx薄膜生长。

在以上方案的基础上，本发明还对具体工艺参数作了如下重要优化：

步骤三中通入N2的流量为270sccm、NH3的流量为40sccm。

步骤四中射频功率为45-55W。

步骤四中射频保持时间为30s。

步骤三中通入N2和NH3使压强稳定持续1min以上。

步骤二中通入N2的流量为500sccm。

本发明的技术效果如下：