一種金屬鎢薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬鎢薄膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，以金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)來制造攝像傳感器技術(shù)(CIS:CMOS image sensor)已經(jīng)成為新興成像領(lǐng)域的主流工藝。而其中，金屬薄膜以其具有良好的可見光反射傳導(dǎo)性能，而被業(yè)界普遍采用其作為入射光的反射或者隔絕層。金屬鎢薄膜因其具有優(yōu)異的可見光反射性能和良好的高溫穩(wěn)定性，制程工藝簡單，而被大多數(shù)主流CIS廠商所采用。
[0003]但是，金屬鎢薄膜因其在高溫生產(chǎn)工藝(約395°C)中，容易形成很高的拉應(yīng)力(tensile，1000?3000埃的鎢薄膜具有約1759MPa的拉應(yīng)力)。這種高拉應(yīng)力的形成，很容易使整片晶元產(chǎn)生微形變，進(jìn)而會(huì)嚴(yán)重影響可見光傳導(dǎo)或者隔絕的數(shù)量和質(zhì)量，最終會(huì)嚴(yán)重影響CIS產(chǎn)品的成像品質(zhì)。
[0004]因此，如何生成一種超低應(yīng)力的金屬鎢薄膜成為本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨的一大難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明公開一種超低應(yīng)力金屬鎢薄膜的制備方法，以使薄膜具有更低的應(yīng)力，通過提高反應(yīng)溫度和減少六氟化鎢(WF6)氣體的量，使鎢薄膜具有較傳統(tǒng)鎢薄膜更低的應(yīng)力，具體的，該技術(shù)方案為:
[0006]一種金屬鎢薄膜的制備方法，其中，應(yīng)用于CIS傳感器的制備工藝中，所述方法包括:
[0007]提供一半導(dǎo)體襯底；
[0008]于所述半導(dǎo)體襯底的表面制備成核層；
[0009]于反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，以在該反應(yīng)腔室中形成鎢原子；
[0010]其中，所述鎢原子有序下落至所述成核層的表面，以原位生成超低應(yīng)力金屬鎢薄膜，該金屬鎢薄膜的應(yīng)力低于常規(guī)金屬鎢薄膜的應(yīng)力，形成一種超低應(yīng)力。
[0011]上述的方法，其中，所述超低應(yīng)力金屬鎢薄膜厚度為1000埃?3000埃。
[0012]上述的方法，其中，于所述反應(yīng)腔中通入包括六氟化鎢和氫氣的反應(yīng)氣體。
[0013]上述的方法，其中，在所述反應(yīng)腔內(nèi)形成鎢原子的溫度為395°C?450°C。
[0014]上述的方法，其中，在所述反應(yīng)腔中通入六氟化鶴的氣體流量為45sccm?55sccm0
[0015]上述的方法，其中，采用六氟化鎢和硅烷在所述半導(dǎo)體襯底表面制備所述成核層。
[0016]上述的方法，其中，所述六氟化鎢和硅烷形成所述成核層的溫度為290°C?310。。。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及帶來的有益效果:
[0018]本發(fā)明公開的超低應(yīng)力金屬鎢薄膜的制備方法，通過將反應(yīng)腔中的溫度調(diào)節(jié)成至390C 5?450°C，并將反應(yīng)腔中六氟化鎢(WF6) (WF6)的流量調(diào)節(jié)為50sccm(每分鐘立方厘米)，通過本技術(shù)方案，在很大程度上讓金屬鎢原子的生成在反應(yīng)腔中，而不是在半導(dǎo)體襯底表面生成鎢原子的無序生長，最終下落的鎢原子延襯底的鎢成核層有序生長，較傳統(tǒng)方法，通過本技術(shù)方案，使金屬鎢薄膜的應(yīng)力減少73%。
【附圖說明】
[0019]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未可以按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中金屬鎢薄膜的制備方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但是不作為本發(fā)明的限定。
[0022]參見圖1所示結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例提供一種超低應(yīng)力金屬鎢薄膜的制備方法，該金屬鎢薄膜的應(yīng)力是低于常規(guī)金屬鎢薄膜的應(yīng)力的，形成一種超低應(yīng)力金屬鎢薄膜，該方法通過提高反應(yīng)腔中的反應(yīng)溫度并同時(shí)減少反應(yīng)氣體的量，以此增加六氟化鎢(WF6)和氫氣(H2)在反應(yīng)腔中生成金屬鎢原子，該方法具體包括如下步驟:
[0023]首先，提供一半導(dǎo)體襯底，優(yōu)選的，該半導(dǎo)體襯底材質(zhì)為氮化鈦。繼續(xù)于所述半導(dǎo)體襯底的表面制備成核層。
[0024]作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該成核層由六氟化鎢(WF6)和硅烷(SiF4)在2900C -310°C的溫度下生成，在本實(shí)施例中，控制溫度為300°C形成該成核層。
[0025]然后，于反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，以在該反應(yīng)腔室中形成鎢原子。
[0026]作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，通入的反應(yīng)氣體為包含六氟化鶴(WF6)與氫氣(H2)的氣體，其中六氟化鎢(WF6)的氣體流量為45sccm-55sccm(每分鐘立方厘米)(例如45sccm，50sccm，55sccm等等)，在本實(shí)施例中，通入六氟化鶴的流量為50sccm，較常規(guī)技術(shù)中通入氣體中六氟化鶴的流量為200sccm大幅度降低。
[0027]作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在反應(yīng)腔中通入包括反應(yīng)腔中六氟化鶴(WF6)與氫氣(H2)的氣體生成鎢原子的溫度為395°C _450°C (例如，395°C，420°C，450°C等等)，將常規(guī)技術(shù)中395°C提高，以保證盡可能多的鎢原子在反應(yīng)腔內(nèi)形成，而不是形成在半導(dǎo)體襯底的表面。
[0028]最后，將在反應(yīng)腔中形成的金屬鎢的原子，下落到成核層，沿著成核層的晶相有序生長，原位生成，而非雜亂無序的生長，最終生長為一具有超低應(yīng)力的金屬鎢薄膜。
[0029]金屬鎢薄膜生長有很強(qiáng)的附著生長的特性，本技術(shù)方案主要通過提高反應(yīng)溫度，以增強(qiáng)反應(yīng)的活化能；同時(shí)通過減少反應(yīng)氣體流量來減少金屬鎢原子形成在半導(dǎo)體襯底表面的可能性，從而最大程度的讓金屬鎢原子形成在反應(yīng)腔中，而非在半導(dǎo)體襯底表面生成鎢原子的無序生長。然后將生成的金屬鎢原子下落到襯底的鎢成核層表面，使金屬鎢原子在晶圓上生成一具有較低應(yīng)力的薄膜(即本申請(qǐng)中制備的鎢薄膜相較于傳統(tǒng)工藝制備的鎢薄膜具有更低的應(yīng)力)，通過本技術(shù)方案，超低應(yīng)力金屬鎢薄膜的應(yīng)力較傳統(tǒng)方法生成的金屬鎢薄膜少了 73%。
[0030]綜上所述，本發(fā)明公開的一種金屬鎢薄膜的制備方法，通過改變反應(yīng)腔中的氣體的反應(yīng)溫度并減少反應(yīng)氣體的量，以使金屬鎢原子盡可能多的形成在反應(yīng)腔，然后下落至成核層的表面，有序生長，形成一超低應(yīng)力金屬鎢薄膜。通過本技術(shù)方案，使金屬鎢薄膜具有超低應(yīng)力，較傳統(tǒng)方法相比，減小了 73 %。
[0031]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)以及上述實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)變化例，在此不做贅述。這樣的變化例并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，在此不予贅述。
[0032]以上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種金屬鎢薄膜的制備方法，其特征在于，應(yīng)用于CIS傳感器的制備工藝中，所述方法包括:提供一半導(dǎo)體襯底；于所述半導(dǎo)體襯底的表面制備成核層；于反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體，以在該反應(yīng)腔室中形成鎢原子；其中，所述鎢原子有序下落至所述成核層的表面，以原位生成金屬鎢薄膜。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬鎢薄膜厚度為1000埃?3000埃。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，于所述反應(yīng)腔中通入包括六氟化鎢和氫氣的反應(yīng)氣體。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反應(yīng)腔內(nèi)形成所述鎢原子的溫度為395 °C ?450 °C。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反應(yīng)腔中通入六氟化鎢的氣體流量為 45sccm ?55sccm。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用六氟化鎢和硅烷在所述半導(dǎo)體襯底表面制備所述成核層。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，采用所述六氟化鎢和硅烷形成所述成核層的溫度為290 °C?310°C。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底的材質(zhì)為氮化鈦薄膜。
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬鎢薄膜的制備方法，通過改變反應(yīng)腔體中，氣體的反應(yīng)溫度并減少反應(yīng)氣體的量，以使金屬鎢原子盡可能多的形成在反應(yīng)腔體，然后下落至成核層的表面，有序生長，形成一金屬鎢薄膜。通過本技術(shù)方案，有效減小了金屬鎢薄膜的應(yīng)力，較傳統(tǒng)方法相比，減小了73％。
【IPC分類】C23C16/14
【公開號(hào)】CN104975268
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510298874
【發(fā)明人】封鐵柱
【申請(qǐng)人】武漢新芯集成電路制造有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年6月3日