[发明专利]改善掺杂非晶硅薄膜方块电阻面内均一性的方法

说明书

本发明公开了一种改善掺杂非晶硅薄膜方块电阻面内均一性的方法，其特征在于：在淀积掺杂非晶硅薄膜时，在参与反应的气体中通入锗烷。淀积时，淀积温度300～450摄氏度，压力1～10Torr，高频功率100～1000w,低频功率100～1000w,硅烷流量100～1000sccm，淀积时间10～100s，Ar流量500～5000sccm。锗烷流量为10～1000sccm，淀积时间10～100s。本发明在通入了一定量的锗烷后，由于Ge和B的结合能力与硅不同从而改变了掺杂的分布，改善了面内均一性。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺领域，特别是指一种半导体薄膜的制备方法，具体是改善掺杂非晶硅薄膜方块电阻面内均一性的方法。

背景技术

非晶硅是硅的同素异形体形式，能够以薄膜形式沉积在各种基板上，为各种电子应用提供某些独特的功能。非晶硅被用在大规模生产的微机电系统(MEMS)和纳米机电系统(NEMS)、太阳能电池、微晶硅和微非晶硅，甚至对于各种基板上的滚压工艺技术都有应用。

非晶体硅材料被广泛运用在半导体的各个领域，当非晶硅被使用在金属后的工艺中时，需要使用温度较低的工艺以避免金属线的熔化。制备氢化非晶硅薄膜的主要方法有物理气相沉积法（PVD），化学气相沉积法（CVD）。而其中的PVD法基本上指溅射法，CVD法有热丝化学气相沉积法（HW-CVD）,微波等离子电子回旋共振化学气相沉积法（MWECR-CVD）以及等离子增强化学气相沉积法（PECVD）。等离子增强化学气相沉积法产生等离子体的过程为反应提供的大量能量是其区别于其他CVD方法的显著特征，当等离子体化学气相淀积制备薄膜时反应气体电离产生大量的高温等离子体，为沉积过程提供热量，不用消耗来自外界的能量，从而显著降低了沉积反应温度，使得原来需要在高温下才能进行的CVD过程得以在低温下实现，降低了能源消耗，有利于生产成本的降低。因此该方法适应了当前技术向低温工艺发展的趋势，必将引起更多的关注。薄膜光敏感性高，隙态密度低且没有尺寸限制是PECVD法制备非晶硅薄膜的三个重要优点，架子PECVD的低温工艺使得对制备薄膜时衬底要求不高，大大扩大了该方法的使用范围，因此等离子增强化学气相淀积制备方法几乎是首选的方案，传统的制备方法如图1所示包括：

步骤一，在等离子体增强化学气相淀积反应腔内准备非晶硅的淀积作业。

步骤二，在反应腔室内通入硅烷、载气以及掺杂气体。

步骤三，稳定反应腔室内的压力。

步骤四，导入射频，开始淀积非晶硅膜层。

步骤五，关闭射频，将腔室内的残余气体抽出。

步骤六，非晶硅淀积结束。

但使用腔式制作掺杂非晶硅时，显示掺杂剂量的方块电阻的面内均一性较难控制，形成的非晶硅薄膜表面粗糙度也差。面内均一性是衡量掺杂非晶硅薄膜形成质量的重要参数，其参数以std%的值来表示，值越低越好。经过检查一块掺杂非晶硅方块电阻的面内分布图，如图2所示，测得方块电阻的平均值=4.741MΩ/sq，面内均一性std%=3.51%，面内范围=0.768MΩ/sq。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种改善掺杂非晶硅薄膜方块电阻面内均一性的方法，以获得方块电阻均匀的非晶硅薄膜。

为解决上述问题，本发明所述的改善掺杂非晶硅薄膜方块电阻面内均一性的方法，是在淀积掺杂非晶硅薄膜时，在参与反应的气体中通入锗烷。

进一步的改进是，淀积时，淀积温度300～450摄氏度，压力1～10Torr，高频功率100～1000w,低频功率100～1000w,硅烷流量 100～1000sccm，淀积时间10～100s，Ar流量500～5000sccm，锗烷流量10～1000sccm，淀积时间10～100s。

进一步的改进是，通入了一定量的锗烷后，由于Ge和B的结合能力与硅不同从而改变了掺杂的分布，改善了面内均一性。