[发明专利]一种大厚度二氧化硅层生长方法

说明书

本发明公开一种大厚度二氧化硅层生长方法，所述二氧化硅层总厚度≥3μm，其特征在于包含以下步骤：采用干湿干氧化法，在硅片表面生长一层二氧化硅层(2)；采用低压化学沉积法，在所述一层二氧化硅层(2)上沉积另一层二氧化硅层(3)；采用干氧法，将所述另一层二氧化硅层(3)增密。采用本发明的方法可以高效率地制作大厚度的二氧化硅层，实现高质量的掩蔽作用，此外，本发明工艺简单安全，可批量生产制作，具有较强的工艺一致性。

技术领域

本发明属于微机电系统(MEMS)工艺技术领域，具体涉及一种大厚度二氧化硅层生长方法。

背景技术

集成电路(IC)和MEMS制作的基础工艺之一就是生长二氧化硅。二氧化硅性质稳定，绝缘性能好，具有与单晶硅非常类似的热膨胀系数，且与单晶硅表面有着优良的界面。因此可以用作光刻掩膜、湿法/干法刻蚀掩膜、掺杂掩膜、电隔离膜、芯片的钝化保护层、某些器件的组成部分、其它膜层和硅片之间的缓冲层等。氧化工艺分为热氧化工艺(包括干氧、湿氧)、低压化学气相沉积(LPCVD)沉积工艺和等离子体(PECVD)沉积工艺。热氧化工艺制作的二氧化硅层致密，是业内主要的工艺方法，但由于热氧化工艺中，O₂要与单晶硅表面接触才能发生热氧化反应，因此随着硅片表面二氧化硅层的不断生长，O₂需要穿透不断加厚的二氧化硅层，氧化效率将大大降低，故大厚度(≥3μm)的二氧化硅层几乎无法制作，除非耗费大量的时间和大量的能源。LPCVD沉积工艺制作的二氧化硅层疏松，沉积过厚的氧化层在后续高温过程中容易出现皲裂。PECVD沉积工艺制作的二氧化硅层疏松，热应力大。

目前在某些应用场合，特别是高浓度深节深的扩散工艺中，需要大厚度(≥3μm)的二氧化硅层作为掺杂掩膜。而这种厚度的二氧化硅层很难采用现有工艺制作出来。2019年4月26日公开的中国专利CN106876249B，公开一种二氧化硅厚膜的制备方法，该方法通过LPCVD沉积多晶硅再对多晶硅层完全热氧化，并不断重复上述过程得到厚膜二氧化硅，但仍然存在所需时间长效率低，能耗高的问题，例如根据该专利所公开的内容，形成厚度2.28μm二氧化硅层就需要12小时以上，另外沉积多晶硅需要有毒气体，工艺安全要求高。因此，如何高效率地实现大厚度(≥3μm)二氧化硅层仍然是亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术的上述情况，本发明的目的是提供一种高效率的大厚度二氧化硅层生长方法，本方法工艺简单并且可实现的二氧化硅层厚度≥3μm。

本发明的技术方案是：在清洗过的单晶硅片表面采用干湿干氧化法(即，干氧化、湿氧化交替进行，且最后进行干氧化)生长一层氧化层；再采用低压化学沉积设备(LPCVD)沉积另一层氧化层；然后采用干氧法对沉积的氧化层增密达到要求的折射度。

具体地，按照本发明的一种大厚度二氧化硅层生长方法，所述二氧化硅层总厚度≥3μm，其特征在于包含以下步骤：

采用干湿干氧化法，在硅片表面生长一层二氧化硅层；

采用低压化学沉积法，在所述一层二氧化硅层上沉积另一层二氧化硅层；

采用干氧法，将所述另一层二氧化硅层增密。

进一步地，所述方法还可以包括在已增密的二氧化硅层上，采用低压化学沉积法沉积另一层二氧化硅层，并采用干氧法对沉积的二氧化硅层进行增密的处理，所述处理可以重复一次或更多次

所述方法还可包括生长二氧化硅层之前，清洗硅片的步骤。其中所述清洗包括采用氨水：双氧水：水体积比为1：1：5的标准1#清洗液清洗，然后采用盐酸：双氧水：水体积比为1：1：5的标准2#清洗液清洗；清洗温度为75～85℃。

其中所述干湿干氧化法的氧化温度为1000～1050℃，时间5～6小时，通过干氧化+湿氧化+干氧化+湿氧化+干氧化的工艺过程生长所述一层二氧化硅层。