專利名稱：防止晶圓表面形成固體顆粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，特別涉及一種防止晶圓表面形成固體顆粒的方法。
背景技術(shù)：
氮化硅(Si3N4)、氧化硅(SiO2)薄膜作為介質(zhì)材料廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域。如制造閃存的工藝中需要一層ONO層作為浮置柵(Floating Gate)和控制柵(Control Gate) 之間的介電材料，所述ONO層中的“0”代表氧化硅層，所述ONO層中的“N”代表氮化硅層。 在晶體管制造工藝中，所述氧化硅層通常作為層間介質(zhì)層、柵極氧化層等，用來(lái)電學(xué)隔離不同的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。所述氮化硅層致密度較高，通常作為刻蝕阻擋層、硬掩膜層寸。目前，業(yè)界形成氮化硅層的工藝大都采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)工藝，利用二氯硅烷(SiH2Cl2)和氨氣(NH3)作為反應(yīng)氣體形成氮化硅層。上述工藝的主要反應(yīng)方程式具體如下3SiH2Cl2+4NH3 — Si3N4+6HCl+6H2目前，業(yè)界形成氧化硅層的工藝主要包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、 高溫氧化法(ΗΤ0，High Temperature Oxidation)等。利用高溫氧化法所采用的反應(yīng)氣體為二氯硅烷(SiH2Cl2)和氧化二氮(N2O),主要反應(yīng)方程式具體如下SiH2Cl2+2N20 — Si02+2N2+2HC1但是發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用二氯硅烷(SiH2Cl2)作反應(yīng)氣體形成的氧化硅層或氮化硅層上容易形成固體顆粒，影響生成的氧化硅層或氮化硅層的質(zhì)量，最終影響形成的半導(dǎo)體器件的性能。更多關(guān)于利用二氯硅烷(SiH2Cl2)作為反應(yīng)介質(zhì)形成氧化硅層和氮化硅層的方法請(qǐng)參考申請(qǐng)?zhí)枮镃N2009100^851. 2和CN20092021U88. 1的中國(guó)專利文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，可有效地除去反應(yīng)腔體中殘留的二氯硅烷和反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜，防止晶圓表面形成固體顆粒。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種防止晶圓表面形成固體顆粒的方法， 包括在采用二氯硅烷作反應(yīng)物形成氧化硅層或氮化硅層的薄膜后，在反應(yīng)腔體內(nèi)通入第一氣體，除去所述反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷；對(duì)所述反應(yīng)腔體通入第二氣體，除去反應(yīng)腔體內(nèi)表面沉積的薄膜?？蛇x的，所述第一氣體為NH3或隊(duì)0?？蛇x的，當(dāng)所述形成的薄膜為氮化硅層時(shí)，所述第一氣體為NH3?？蛇x的，當(dāng)所述形成的薄膜為氧化硅層時(shí)，所述第一氣體為N20?？蛇x的，所述除去反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷的工藝參數(shù)為反應(yīng)腔體的反應(yīng)溫度的范圍為750°C 780°C，通入的第一氣體流量的范圍為50SCCm 200SCCm，反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓的范圍為250mtorr 400mtorr，反應(yīng)時(shí)間范圍為5min lOmin?？蛇x的，所述反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷與隊(duì)0或NH3進(jìn)行反應(yīng)生成氧化硅或氮化硅，使得殘留的二氯硅烷被完全除去，且利用真空泵對(duì)所述反應(yīng)腔體進(jìn)行抽氣，使得所述氧化硅和氮化硅未沉積到晶圓表面即被抽出反應(yīng)腔體，不影響沉積薄膜的質(zhì)量?？蛇x的，所述除去反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷的工藝在取出已形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓、裝入未形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓這兩個(gè)步驟之前或之后進(jìn)行。可選的，所述除去反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷的工藝在取出已形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓、裝入未形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓這兩個(gè)步驟之前和之后都進(jìn)行?？蛇x的，所述通入第二氣體時(shí)反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度低于沉積薄膜工藝時(shí)反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度?？蛇x的，所述通入第二氣體時(shí)反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度范圍為300°C 450°C?？蛇x的，所述第二氣體為氮?dú)??？蛇x的，所述通入氮?dú)鈺r(shí)的工藝參數(shù)具體為所述氮?dú)獾臍饬髁康姆秶鸀閗lm 15slm,反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓范圍為5mtorr IOtorr，通入氮?dú)獾臅r(shí)間范圍為IOmin 20mino可選的，所述除去反應(yīng)腔體內(nèi)表面沉積的薄膜的具體方法為利用所述第二氣體沖刷反應(yīng)腔體內(nèi)表面，使得位于反應(yīng)腔體內(nèi)表面沉積的薄膜被沖刷走，利用真空泵排出反應(yīng)腔體?？蛇x的，所述通入第二氣體的工藝在取出已形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓、 裝入未形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓之間進(jìn)行?？蛇x的，在除去反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷和反應(yīng)腔體內(nèi)表面沉積的薄膜后，進(jìn)行下一次形成氧化硅層或氮化硅層的沉積工藝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)在采用二氯硅烷作反應(yīng)物形成氧化硅層或氮化硅層的薄膜后，即利用第一氣體除去反應(yīng)腔體中的殘余的二氯硅烷，使得所述二氯硅烷不會(huì)與后續(xù)裝載晶圓時(shí)冷凝形成的水珠發(fā)生反應(yīng)形成固體顆粒，避免在下一次沉積氮化硅層或氧化硅層時(shí)，在沉積形成的薄膜表面形成有固體顆粒，且通過(guò)通入第二氣體，使得所述反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜被氣流剝落掉，避免使得反應(yīng)腔體內(nèi)表面沉積的薄膜掉落在下一次沉積的晶圓表面。進(jìn)一步的，在通入第二氣體時(shí)，所述反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度低于沉積薄膜時(shí)反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度，由于經(jīng)過(guò)熱脹冷縮，所述位于反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜會(huì)產(chǎn)生裂紋，用較小氣流量的第二氣體沖刷薄膜表面就能除去所述薄膜，由于只需要較少量的第二氣體，可節(jié)省工藝成本。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中薄膜沉積裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式與其他工藝相比，利用二氯硅烷(SiH2Cl2)作為反應(yīng)氣體生成的氧化硅層和氮化硅層表面更容易生成固體顆粒，影響了最終形成的半導(dǎo)體器件的性能。發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生所述問(wèn)題的主要原因有兩點(diǎn)一、在一次沉積薄膜的工藝后，往往會(huì)有二氯硅烷反應(yīng)氣體未反應(yīng)完殘留在反應(yīng)腔體內(nèi)，且二氯硅烷對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣管中也會(huì)有部分二氯硅烷剩余，所述二氯硅烷反應(yīng)氣體很容易與反應(yīng)腔體中的小水珠發(fā)生反應(yīng)，在裝載晶圓的晶舟表面、反應(yīng)腔體內(nèi)表面生成固體顆粒(SiH2O)4,反應(yīng)方程式具體如下4Si2Cl2+4H20 — (SiH2O)4(固體)+8HCl其中，所述水蒸氣的來(lái)源為當(dāng)所述形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓移出反應(yīng)腔體時(shí)，由于反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度很高，外界的溫度較低，使得部分水蒸氣冷凝成小水珠形成于晶舟、反應(yīng)腔體內(nèi)表面，反應(yīng)腔體內(nèi)的二氯硅烷很容易與小水珠發(fā)生反應(yīng)生成固體顆粒 (SiH2O)4,由于所述小水珠附著在晶舟、反應(yīng)腔體內(nèi)表面，所述固體顆粒(SiH2O)4也形成于晶舟、反應(yīng)腔體內(nèi)表面，很難在抽真空的過(guò)程中除去，在下一次沉積薄膜工藝時(shí)，所述位于晶舟表面、反應(yīng)腔體內(nèi)表面的固體顆?？赡軙?huì)剝落并附著在沉積的薄膜表面，使得所述薄膜表面不平整，形成缺陷，影響薄膜的質(zhì)量。且在下一次沉積薄膜時(shí)，由于反應(yīng)腔體內(nèi)還殘留有二氯硅烷，使得沉積工藝開(kāi)始時(shí)所述二氯硅烷與NH3或N2O的比例不匹配，生成的氮化硅或氧化硅會(huì)形成固體顆粒附著在晶圓表面，使得所述薄膜表面不平整，形成缺陷，影響薄膜的質(zhì)量。因此，需要在兩次沉積薄膜工藝之間除去所述殘余的二氯硅烷反應(yīng)氣體。二、在沉積薄膜的工藝中，由于反應(yīng)生成物沒(méi)有選擇性，所述形成的氮化硅層或氧化硅層不僅形成于晶圓表面，還會(huì)形成于反應(yīng)腔體內(nèi)表面，所述形成于反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜可能會(huì)從反應(yīng)腔體內(nèi)表面剝落，使得下一次沉積薄膜的工藝中部分薄膜表面具有剝落的薄膜碎片，所述薄膜碎片形成的固體顆粒比通過(guò)反應(yīng)生成的固體顆粒大得多，會(huì)嚴(yán)重影響薄膜的質(zhì)量。為此，發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究，提出了一種防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，具體包括在采用二氯硅烷作反應(yīng)物形成氧化硅層或氮化硅層的薄膜后，在反應(yīng)腔體內(nèi)通入第一氣體，除去所述反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷；向所述反應(yīng)腔體通入第二氣體，除去反應(yīng)腔體內(nèi)表面沉積的薄膜。所述反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷通過(guò)與第一氣體反應(yīng)被完全除去后， 不會(huì)形成有固體顆粒并附著在所述晶舟表面、反應(yīng)腔體內(nèi)表面，不會(huì)在下一次沉積薄膜時(shí)， 在沉積形成的薄膜表面形成有固體顆粒，且通過(guò)通入第二氣體，使得所述反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜能被氣流剝落掉，不會(huì)掉落在在下一次沉積的晶圓表面。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。本發(fā)明實(shí)施例首先提供了薄膜沉積裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參考圖1，具體包括反應(yīng)腔體400 ；與所述反應(yīng)腔體400相連的第一進(jìn)氣管100、第二進(jìn)氣管200、第三進(jìn)氣管300 ； 與所述反應(yīng)腔體400相連的出氣口 500。
所述反應(yīng)腔體400可以為利用低壓化學(xué)氣相沉積工藝形成氮化硅層的反應(yīng)裝置的反應(yīng)腔體，也可以為利用高溫氧化法形成氧化硅層的反應(yīng)裝置的反應(yīng)腔體。所述反應(yīng)腔體400內(nèi)還具有晶舟(未標(biāo)示)，所述晶舟上承載有待形成薄膜的晶圓。在所述反應(yīng)腔體 400的內(nèi)部或側(cè)壁外表面，還具有加熱裝置(未圖示)，利用所述加熱裝置將反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度提高到合適的反應(yīng)溫度。相對(duì)應(yīng)的，所述第一進(jìn)氣管100內(nèi)的氣體為第一氣體。當(dāng)所述反應(yīng)腔體400為形成氮化硅層的反應(yīng)裝置的反應(yīng)腔體時(shí)，所述第一進(jìn)氣管100內(nèi)的反應(yīng)氣體為NH3,當(dāng)所述反應(yīng)腔體400為形成氧化硅層的反應(yīng)裝置的反應(yīng)腔體時(shí)，所述第一進(jìn)氣管100內(nèi)的反應(yīng)氣體為 N2O0所述第二進(jìn)氣管200內(nèi)的反應(yīng)氣體為二氯硅烷。所述第三進(jìn)氣管100內(nèi)的氣體為第二氣體。在本實(shí)施例中，所述第三進(jìn)氣管300 內(nèi)的氣體為氮?dú)?。所述第三進(jìn)氣管300與反應(yīng)腔體400之間的進(jìn)氣口可以為一個(gè)，也可以為多個(gè)，通過(guò)調(diào)整進(jìn)氣口的位置，使得通入的氮?dú)饽苡行У貨_刷反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜和晶舟、晶圓上的固體顆粒。在其他實(shí)施例中，所述反應(yīng)腔體400還可以連接有其他反應(yīng)氣體或伴隨氣體，如氬氣等，不同的工藝可能還需要其他的反應(yīng)氣體或伴隨氣體，在此不作贅述。所述出氣口 500與至少一臺(tái)真空泵(未圖示)相連，使得位于反應(yīng)腔體400內(nèi)的未反應(yīng)完的反應(yīng)氣體和經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成副產(chǎn)物氣體可以通過(guò)所述出氣口 500排出。當(dāng)通入大流量的氮?dú)鈺r(shí)，所述氮?dú)膺€會(huì)將形成于晶舟表面和反應(yīng)腔體內(nèi)表面的固體顆粒和薄膜碎片沖刷走，通過(guò)出氣口 500排出。本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，請(qǐng)參考圖2，為本發(fā)明實(shí)施例的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法的流程示意圖，具體包括步驟S101，在采用二氯硅烷作反應(yīng)物形成氧化硅層或氮化硅層的薄膜后，在反應(yīng)腔體內(nèi)通入第一氣體，除去所述反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷；步驟S102，向所述反應(yīng)腔體通入第二氣體，除去反應(yīng)腔體內(nèi)表面沉積的薄膜。具體的，在采用二氯硅烷作反應(yīng)物形成氧化硅層或氮化硅層的薄膜后，在反應(yīng)腔體400內(nèi)還殘余有未反應(yīng)完的反應(yīng)氣體二氯硅烷。即使采用真空泵對(duì)反應(yīng)腔體400內(nèi)進(jìn)行抽氣，由于反應(yīng)腔體400內(nèi)不可能完全抽成真空，且位于晶圓溝槽內(nèi)的反應(yīng)氣體很難被真空泵抽走，所述反應(yīng)腔體內(nèi)還會(huì)殘留有二氯硅烷。所述殘留的反應(yīng)氣體二氯硅烷會(huì)與打開(kāi)反應(yīng)腔體時(shí)形成的水珠發(fā)生反應(yīng)，在所述晶舟表面、反應(yīng)腔體400內(nèi)表面形成固體顆粒，所述固體顆粒不容易在抽真空、沖刷氮?dú)獾倪^(guò)程中被除去，在第二沉積薄膜工藝形成氮化硅層或氧化硅層時(shí)，所述固體顆粒會(huì)掉落在晶圓表面，在薄膜內(nèi)形成缺陷，影響最終形成的薄膜的質(zhì)量。為了完全除去殘留的反應(yīng)氣體二氯硅烷，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在形成氧化硅層或氮化硅層的薄膜后，通過(guò)第一進(jìn)氣管100向反應(yīng)腔體400內(nèi)通入過(guò)量的第一氣體，將所述殘留的二氯硅烷和過(guò)量的第一氣體進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)一直對(duì)所述反應(yīng)腔體進(jìn)行抽氣，使得所述反應(yīng)腔體400內(nèi)保持低壓，反應(yīng)生成的固體顆粒尚未附著在晶圓表面就被真空泵從出氣口 500抽離反應(yīng)腔體400。其中，在通入第一氣體時(shí)，反應(yīng)腔體的反應(yīng)溫度的范圍為750°C 780 V， 通入的第一氣體的氣體流量的范圍為50sCCm 200sCCm，反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓的范圍為250mtorr 400mtorr，反應(yīng)時(shí)間范圍為5min lOmin。由于不同反應(yīng)條件下反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷的量可能會(huì)有差異，因此相對(duì)應(yīng)的，可能需要更多的第一氣體，所述通入的第一氣體的氣體流量的范圍并不是用來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的第一氣體的氣體流量的范圍做出可能的變動(dòng)。在本實(shí)施例中，所述第一氣體為NH3或隊(duì)0。當(dāng)所述形成的薄膜為氮化硅層時(shí)，所述第一氣體為nh3。當(dāng)所述形成的薄膜為氧化硅層時(shí)，所述第一氣體為隊(duì)0。所述第一氣體 NH3或隊(duì)0同時(shí)也是形成氧化硅層或氮化硅層的反應(yīng)氣體，在形成氧化硅層或氮化硅層的薄膜后，通入NH3或N2O,形成氮化硅或氧化硅，由于一直對(duì)所述反應(yīng)腔體400進(jìn)行抽氣，使得所述反應(yīng)腔體400內(nèi)保持低壓，反應(yīng)生成的氮化硅或氧化硅尚未附著在晶圓表面就被真空泵從出氣口 500抽離反應(yīng)腔體400，從而不僅可以除去反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷，還不會(huì)在晶圓表面形成固體顆粒。且由于所述第一反應(yīng)氣體NH3或N2O同時(shí)也是形成氧化硅層或氮化硅層的反應(yīng)氣體，不用在工藝中增加其他新的反應(yīng)氣體，降低了生產(chǎn)成本。在本實(shí)施例中，所述通入第一氣體的操作在取出已形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓、裝入未形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓這兩個(gè)步驟之前進(jìn)行。由于利用過(guò)量的第一反應(yīng)氣體NH3或N2O與二氯硅烷反應(yīng)能完全除去反應(yīng)腔體400內(nèi)殘留的二氯硅烷，可以保證即使后續(xù)打開(kāi)反應(yīng)腔體時(shí)冷凝形成水珠也不會(huì)有固體顆粒形成于晶舟表面、反應(yīng)腔體 400內(nèi)表面。在另一實(shí)施例中，所述通入第一反應(yīng)氣體的操作在取出已形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓、裝入未形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓這兩個(gè)步驟之后進(jìn)行。利用過(guò)量的第一反應(yīng)氣體NH3或N2O與二氯硅烷反應(yīng)能完全除去反應(yīng)腔體400內(nèi)殘留的二氯硅烷，在下一次沉積薄膜工藝開(kāi)始前反應(yīng)腔體400內(nèi)沒(méi)有殘余的二氯硅烷，不會(huì)因?yàn)槎裙柰榕cNH3 或隊(duì)0的比例不匹配導(dǎo)致固體顆粒的生成，影響薄膜的質(zhì)量。且由于在兩次沉積薄膜工藝之間，需要將已沉積有薄膜的晶圓取出，并放入待沉積薄膜的晶圓，此時(shí)反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度會(huì)比正常反應(yīng)時(shí)略低。當(dāng)放入待沉積薄膜的晶圓后，反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度會(huì)上升到正常的反應(yīng)溫度，在升溫的同時(shí)，通入所述第一氣體以除去二氯硅烷，既除去了反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷，又不會(huì)占據(jù)沉積薄膜的時(shí)間，有利于提高工藝效率。在其他實(shí)施例中，所述通入第一氣體的操作在取出已形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓、裝入未形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓這兩個(gè)步驟之前和之后都進(jìn)行。所述工藝可以完全的除去反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷，使得晶圓表面的固體顆粒大大減少。在采用二氯硅烷作反應(yīng)物形成氧化硅層或氮化硅層的薄膜后，對(duì)所述反應(yīng)腔體 400通入第二氣體，利用所述第二氣體除去反應(yīng)腔體400內(nèi)沉積的薄膜。在本實(shí)施例中，所述第二氣體為氮?dú)?。具體的，所述通入氮?dú)獾墓に囋谌〕龀练e有薄膜的晶圓之后，在放入待沉積薄膜的晶圓之前進(jìn)行，以避免掉落的薄膜碎片落在晶圓表面。所述氮?dú)饪梢詻_刷進(jìn)氣管和反應(yīng)腔體，并通過(guò)真空泵將剩余的反應(yīng)氣體和反應(yīng)副產(chǎn)物氣體抽出，而且通過(guò)調(diào)整第三進(jìn)氣管300的進(jìn)氣口的位置，使得在反應(yīng)腔體內(nèi)沖刷大流量的氮?dú)鈺r(shí)，所述氮?dú)饪梢灾苯記_刷晶圓表面、晶舟和反應(yīng)腔體內(nèi)表面，除去位于晶圓表面的固體顆粒，并使得位于反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜剝離，并通過(guò)真空泵抽走。但發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，所述利用氮?dú)鈱?duì)位于反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜進(jìn)行沖刷以除去薄
8膜的工藝仍有不足。為了能全部去除位于晶舟表面、反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜，所述氮?dú)獾臍饬髁啃枰笥?0slm(standard litre per minute)，即80000sccm，不僅對(duì)進(jìn)氣設(shè)備提出了較高的要求，且氮?dú)獾臍饬髁枯^大，工藝成本較高。為了既能全部去除位于反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜，又能減少氮?dú)獾挠昧浚l(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在所述通入氮?dú)鈺r(shí)反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度低于沉積薄膜工藝時(shí)反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度時(shí)，對(duì)所述薄膜進(jìn)行氮?dú)鉀_刷，可較容易地除去位于反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜，不僅氮?dú)獾臍饬髁枯^少，且沖刷的時(shí)間可以較短。在現(xiàn)有的形成氮化硅層、氧化硅層的工藝中，所述沉積薄膜的溫度一般為六七百度，當(dāng)通入氮?dú)鈺r(shí)的溫度降到300°C 450°C時(shí)，由于經(jīng)過(guò)熱脹冷縮，所述位于反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜會(huì)產(chǎn)生裂紋， 再用較小氣流量的氮?dú)鉀_刷薄膜表面，所述薄膜便很容易地從反應(yīng)腔體內(nèi)表面剝落，并通過(guò)真空泵抽走。由于只需要較少量的氮?dú)猓晒?jié)省工藝成本。其中，當(dāng)反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度范圍為300 0C 450 °C時(shí)，所述氮?dú)獾臍饬髁康姆秶鸀閗lm 15slm，反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓范圍為5mtorr lOtorr，通入氮?dú)獾臅r(shí)間范圍為 IOmin 20min。利用第一氣體除去反應(yīng)腔體中的殘余的二氯硅烷，使得所述二氯硅烷不會(huì)與后續(xù)裝載晶圓時(shí)冷凝形成的水珠發(fā)生反應(yīng)形成固體顆粒，避免在下一次沉積氮化硅層或氧化硅層時(shí)，在沉積形成的薄膜表面形成有固體顆粒，且通過(guò)通入第二氣體，使得所述反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜被氣流剝落掉，避免使得反應(yīng)腔體內(nèi)表面沉積的薄膜掉落在下一次沉積的晶圓表面。進(jìn)一步的，在通入第二氣體時(shí)，所述反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度低于沉積薄膜時(shí)反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度，由于經(jīng)過(guò)熱脹冷縮，所述位于反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜會(huì)產(chǎn)生裂紋，用較小氣流量的第二氣體沖刷薄膜表面就能除去所述薄膜，由于只需要較少量的第二氣體，可節(jié)省工藝成本。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員都可以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)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，包括在采用二氯硅烷作反應(yīng)物形成氧化硅層或氮化硅層的薄膜后，在反應(yīng)腔體內(nèi)通入第一氣體，除去所述反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷；向所述反應(yīng)腔體通入第二氣體，除去反應(yīng)腔體內(nèi)表面沉積的薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，所述第一氣體為NH3或N2O。
3.如權(quán)利要求2所述的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，當(dāng)所述形成的薄膜為氮化硅層時(shí)，所述第一氣體為NH3。
4.如權(quán)利要求2所述的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，當(dāng)所述形成的薄膜為氧化硅層時(shí)，所述第一氣體為N20。
5.如權(quán)利要求2所述的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，所述除去反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷的工藝參數(shù)為反應(yīng)腔體的反應(yīng)溫度的范圍為750V 780°C，通入的第一氣體流量的范圍為50sccm 200sccm，反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓的范圍為250mtorr 400mtorr，反應(yīng)時(shí)間范圍為5min lOmin。
6.如權(quán)利要求2所述的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，所述反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷與隊(duì)0或NH3進(jìn)行反應(yīng)生成氧化硅或氮化硅，使得殘留的二氯硅烷被完全除去，且利用真空泵對(duì)所述反應(yīng)腔體進(jìn)行抽氣，使得所述氧化硅和氮化硅未沉積到晶圓表面即被抽出反應(yīng)腔體，不影響沉積薄膜的質(zhì)量。
7.如權(quán)利要求1所述的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，所述除去反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷的工藝在取出已形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓、裝入未形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓這兩個(gè)步驟之前或之后進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求1所述的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，所述除去反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷的工藝在取出已形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓、裝入未形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓這兩個(gè)步驟之前和之后都進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求1所述的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，所述通入第二氣體時(shí)反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度低于沉積薄膜工藝時(shí)反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度。
10.如權(quán)利要求9所述的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，所述通入第二氣體時(shí)反應(yīng)腔體內(nèi)的溫度范圍為300°C 450°C。
11.如權(quán)利要求10所述的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，所述第二氣體為氮?dú)狻?br> 12.如權(quán)利要求11所述的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，所述通入氮?dú)鈺r(shí)的工藝參數(shù)具體為所述氮?dú)獾臍饬髁康姆秶鸀閊lm 15slm，反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓范圍為5mtorr lOtorr，通入氮?dú)獾臅r(shí)間范圍為IOmin 20min。
13.如權(quán)利要求1所述的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，所述除去反應(yīng)腔體內(nèi)表面沉積的薄膜的具體方法為利用所述第二氣體沖刷反應(yīng)腔體內(nèi)表面，使得位于反應(yīng)腔體內(nèi)表面沉積的薄膜被沖刷走，利用真空泵排出反應(yīng)腔體。
14.如權(quán)利要求1所述的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，所述通入第二氣體的工藝在取出已形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓、裝入未形成有氮化硅層或氧化硅層的晶圓之間進(jìn)行。
15.如權(quán)利要求1所述的防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，其特征在于，在除去反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷和反應(yīng)腔體內(nèi)表面沉積的薄膜后，進(jìn)行下一次形成氧化硅層或氮化硅層的沉積工藝。
全文摘要
一種防止晶圓表面形成固體顆粒的方法，包括在采用二氯硅烷作反應(yīng)物形成氧化硅層或氮化硅層的薄膜后，在反應(yīng)腔體內(nèi)通入第一氣體，除去所述反應(yīng)腔體內(nèi)殘留的二氯硅烷；向所述反應(yīng)腔體通入第二氣體，除去反應(yīng)腔體內(nèi)表面沉積的薄膜。利用第一氣體除去反應(yīng)腔體中的殘余的二氯硅烷，不會(huì)形成有固體顆粒并附著在所述反應(yīng)腔體內(nèi)表面，不會(huì)在下一次沉積薄膜時(shí)，在沉積形成的薄膜表面形成有固體顆粒，且通過(guò)降溫通入第二氣體，使得所述反應(yīng)腔體內(nèi)表面的薄膜能被氣流剝落掉，不會(huì)掉落在下一次沉積的晶圓表面。
文檔編號(hào)H01L21/314GK102394222SQ20111037948
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者李占斌, 郭國(guó)超 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司