[发明专利]一种改善低压化学气相淀积多晶硅薄膜质量的方法

说明书

随着加工设备的老化，现有工艺无法高质量地制备多晶硅薄膜，针对现有技术存在的问题，本发明提供一种改善低压化学气相淀积多晶硅薄膜质量的方法，采用SiH₄在610～630℃的温度下进行热分解淀积，能够解决当前工艺条件下多晶硅薄膜雾点的质量问题。

技术领域

本发明涉及低压化学气相淀积(LPCVD)多晶硅薄膜领域，具体涉及一种改善低压化学气相淀积多晶硅薄膜质量的方法。

背景技术

多晶硅薄膜是综合了晶体硅材料和非晶硅合金薄膜的优点，是在能源科学、信息科学的微电子技术中有着广泛应用的一种新型功能薄膜材料。LPCVD法是集成电路中用于多晶硅薄膜制备的所普遍采用的方法，它具有生长速率快、成膜致密、均匀和装片容量大等优点。用这种方法，以纯SiH₄、SiH₄+H₂或SiH₄+Ar为源气体，在一定的衬底温度、气体压力和气体流量下，可以在固体表面上直接淀积出多晶硅薄膜。但LPCVD法制备多晶硅薄膜在设备长期使用的过程中，由于系统稳定性的退化，例如真空度下降、机械泵速率的降低等现象，如果继续使用原始的工艺条件将导致缺陷产生。其原因是在薄膜沉积的过程中，由于沉积速率过快，导致气相直接成核，并凝聚成大颗粒，落在硅片的表面产生了发雾现象；在强光下观察，薄膜表面呈“雾状”结构，显微镜下观察，多晶硅颗粒较粗，呈均匀分布亮点状。薄膜中缺陷的存在将会严重影响载流子在介质层中的运输，影响产品质量。

发明内容

随着加工设备的老化，现有工艺无法高质量地制备多晶硅薄膜，针对现有技术存在的问题，本发明提供一种改善低压化学气相淀积多晶硅薄膜质量的方法，能够解决当前工艺条件下多晶硅薄膜“雾点”的质量问题。

本发明的技术方案是：一种改善低压化学气相淀积多晶硅薄膜质量的方法，采用SiH₄在610～630℃的温度下进行热分解淀积；

SiH₄＝SiH₂(气)+H₂ (1)

SiH₂+Si(固)＝2[Si(固)-H^*] (2)

2[Si(固)-H^*]＝2Si(固)+H₂ (3)

式中，Si(固)表示淀积在表面的硅原子，H^*表示被吸附在硅表面的氢原子。

进一步的，采用SiH₄在620℃的温度下进行热分解淀积。

进一步的，低压化学气相淀积中，保护气N₂的流速为200-300cc/min。

进一步的，低压化学气相淀积中，N₂的流速为250cc/min。

进一步的，低压化学气相淀积中，SiH₄的流速为500cc/min。

进一步的，低压化学气相淀积中，成膜压力为0.5torr。

本发明的有益效果是：本发明通过选择适当的多晶硅淀积温度，控制多晶硅薄膜淀积速率以保证多晶硅薄膜的结构及电学特性。该研究成果完全满足了客户对衬底硅片的性能要求，彻底解决了多晶硅缺陷对电路性能的影响，使器件的成品率和可靠性得到了极大的提高。

工艺调整后成膜速率显著下降，整个立式加工炉各位置点淀积速率相近。保证了炉内各个位置点淀积的多晶硅薄膜厚度相近。

附图说明

图1为工艺调整前后对应的成膜速率；

图2为工艺调整前多晶硅薄膜；

图3为工艺调整后多晶硅薄膜。