[发明专利]一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺

权利要求书

1.一种管式PECVD沉积氮化硅叠层减反射膜工艺，其特征在于：在刻蚀后的硅片正表面沉积氮化硅薄膜；该工艺沉积后获得的减反膜SiN_x厚度在73-87 nm，折射率在2.08-2.09；刻蚀的硅片是采用德国Centrotherm管式PECVD工艺进行刻蚀；

具体步骤如下：

步骤一：NH₃预清洗和沉积第一层均匀性氮化硅薄膜；

步骤二：在步骤一的基础上，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；

步骤三：在步骤二的基础上，再沉积一层均匀性氮化硅薄膜；

步骤四：在步骤三的基础上，再次沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；

步骤五：在步骤四的基础上，电离NH₃快速增强表面氢钝化；

步骤六：升温并恒温处理；

步骤七：降温出炉，冷却卸载石墨舟上镀膜后的硅片；

所述的步骤一：NH₃预清洗和沉积第一层均匀性氮化硅薄膜；其中NH₃预清洗参数设置为：沉积温度410 ℃，功率5000 W，氨气流量6 slm，压力1700 mTor，占空比4:40，清洗时间15 s；沉积第一层均匀性氮化硅薄膜参数：沉积温度410-450 ℃，功率6200-6800 W，氨气流量3.8-4.2 slm，硅烷流量1000-1100 sccm，压力1600-1700 mTor，占空比5:50，沉积时间100-120 s；要求第一层膜折射率控制在2.25-2.30，膜厚控制在10-12 nm；

所述的步骤二：是在步骤一的基础上，沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数：沉积温度420-450 ℃，沉积功率6200-7000 W，占空比5:50，压力1600-1700 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；在沉积时间t1 =10-60 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；氨气初始流量NH₃a1=3.8 -4.2 slm，沉积结束流量NH₃b1=6.0-7.0 slm，正速率R1(NH₃) = (NH₃b1-NH₃a1)/(t1/60)；硅烷初始流量SiH₄a1=1000 -1100 sccm，沉积结束流量SiH₄b1 =700 -800 sccm，负速率R1(SiH₄) = (SiH₄b1 -SiH₄a1)/(t1/60)；其中，步骤二中的膜层特征要求是：在沉积设定时间内，折射率从2.25-2.30匀速递减至2.10-2.15，膜层厚度3-5 nm；

所述的步骤三：是在步骤二的基础上，再沉积一层均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数为：沉积温度430-480 ℃，沉积功率6500-7800 W，占空比5:45，压力1600-1700 mTor，氨气流量6.0-7.0 slm，硅烷流量700-800 sccm，沉积时间300-450 s；其中，步骤三中的膜层特征要求是：在沉积设定时间内，折射率控制在2.05-2.08，膜厚控制在50-55 nm；

所述的步骤四：是在步骤三的基础上，再次沉积一层非均匀性氮化硅薄膜；其沉积参数为：沉积温度430-480 ℃，沉积功率6500-7800 W，占空比5:45，压力1600-1700 mTor，同时在设定的沉积时间内向工艺腔体通入氨气和硅烷；在沉积时间t2 = 60 -120 s内，氨气流量实现正速率匀速递增，硅烷流量实现负速率匀速递减；其中氨气初始流量NH₃a2= 6.0 -7.0 slm，沉积结束流量NH₃b2 = 7.0 -8.0 slm，正速率R2(NH₃)= (NH₃b2 - NH₃a2)/(t2/60)；硅烷初始流量SiH₄a2 = 700 -800 sccm，沉积结束流量SiH₄b2 = 550 -700sccm，负速率R2(SiH₄) = (SiH₄b2 - SiH₄a2)/(t2/60)；其中，步骤四中的膜层特征要求是：在沉积设定时间内，折射率从2.05-2.08匀速递减至1.9-2.0，膜层厚度10-15 nm；

所述的步骤五：是在步骤四的基础上，电离NH3快速增强表面氢钝化；其沉积参数为：沉积温度430-480 ℃，功率4500-6500 W，占空比4:40；其中，步骤五中氨气流量为5.5-6.5slm，压力为1400-1500 mTor，钝化时间为80-120 s；

所述的步骤六中是以所用设备的最大升温速率升温至500-550 ℃，在此温度条件下，氮气作为保护气体，恒温10-15 min，其中氮气流量为10-15 slm。