[发明专利]多晶硅薄膜的制备方法及系统

说明书

本发明提供了一种多晶硅薄膜的制备方法及系统，能在沉积多晶硅薄膜时，监控反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度(即反应气体的流量从0升到目标流量所需的时间)，且在发现监控到的反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度不符合要求(即出现异常)时，能及时停止多晶硅薄膜的沉积工艺。因此，本发明的技术方案能够更早地发现有问题的晶圆，进而直接停止多晶硅薄膜的沉积，并将有问题的晶圆报废，由此省去后续的工艺和测试步骤，提高效率，并降低成本。

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种多晶硅薄膜的制备方法及系统。

背景技术

多晶硅薄膜作为一种重要的半导体薄膜材料早已引起人们的重视，目前已广泛应用于集成电路和各种电子器件的制造，且由于其特有的导电特性、优良的力学性能、良好的半导体工艺兼容性，是较为理想的结构层材料，因此多晶硅薄膜作为微机电系统(MEMS)中的基本结构材料尤其得到广泛的应用。

例如，现有的MEMS麦克风产品一般会使用为掺杂多晶硅薄膜作为振膜，该掺杂多晶硅薄膜的主要工艺指标有厚度、颗粒、电阻(RS)和应力(Stress)，常规工艺较少监控电阻和应力，但在麦克风等MEMS产品中这两项数据至关重要，这会对MEMS产品的性能具有较大影响。因此在MEMS产品的多晶硅薄膜生产制作中对工艺精确性和稳定性要求非常高。

现有技术方案，通常采用调整温度或者厚度的方法来匹配所需的多晶硅薄膜的电阻和应力值，在形成多晶硅薄膜的过程中，监控参数通常有温度、压力、气体流量和时间。但是，在制程设计时，当要求MEMS产品的多晶硅薄膜的电阻(RS)在850Ω～950Ω之间，应力在60Mpa～75Mpa时，若采用现有的炉管技术调整和常规工艺参数(温度/压力/气体流量/时间等)监控，最终形成的多晶硅薄膜的电阻和应力与对应的目标值偏差均在5％～10％之间，导致MEMS产品的良率难以提高，甚至不能满足要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多晶硅薄膜的制备方法及系统，能够及时发现沉积的多晶硅薄膜不符合要求，从而避免因基于不符合要求的多晶硅薄膜制作产品而造成的各种成本，以提高最终产品的良率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多晶硅薄膜的制备方法，包括：将至少一片晶圆放入到相应的沉积设备的反应腔室中，并在所述晶圆上开始沉积多晶硅薄膜，监控反应气体流量过冲值和/或反应气体从0升到目标流量的反应气体流量爬升速度，当所述反应气体流量过冲值和/或所述反应气体流量爬升速度符合要求时，继续沉积所述多晶硅薄膜，直至获得所需的多晶硅薄膜；当所述反应气体流量过冲值和/或反应气体的流量爬升速度不符合要求时，当所述反应气体流量过冲值和/或反应气体的流量爬升速度不符合要求时，停止相应的工艺制程。

可选地，当监控到所述反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度不符合要求时，立即停止所述多晶硅薄膜的沉积制程，并进一步对所述晶圆进行报废或重工的处理。

可选地，在所述晶圆上沉积多晶硅薄膜的整个阶段中，还监控包括工艺压力、工艺温度、气体流量和工艺时间在内的至少一种工艺参数。

可选地，所述多晶硅薄膜为非掺杂的多晶硅薄膜或者掺杂的多晶硅薄膜。

可选地，所述的多晶硅薄膜的制备方法还包括：收集利用所述沉积设备沉积多晶硅薄膜的相关历史数据，并根据所述相关历史数据，获得反应气体流量过冲值和/或反应气体流量爬升速度与多晶硅薄膜的性能参数之间的关系；以及，根据所述关系以及所需的多晶硅薄膜的目标性能参数，判断当前监控到的所述反应气体流量过冲值和/或所述反应气体流量爬升速度是否符合要求。

可选地，所述多晶硅薄膜的性能参数包括电学参数、力学参数、热学参数和耦合参数中的至少一种；所述电学参数包括电阻和/或电导率；力学参数包括应力和/或杨氏模量；热学参数包括热导率；耦合参数包括电阻温度系数、热膨胀系数和压阻系数中的至少一种。