薄膜沉积方法和半导体器件技术

本发明专利技术公开了一种薄膜沉积方法和半导体器件。所述薄膜沉积方法中，在将多块的晶圆放入垂直式炉管之前，在所述晶圆的背面形成一层氧化层，从而在薄膜沉积过程中，避免在晶圆的背面形成细小颗粒，并脱落后掉落在下一层晶圆的薄膜沉积面上，并由此对下一层晶圆上沉积的薄膜层造成污染，降低了晶圆上形成的薄膜质量。

【技术实现步骤摘要】
薄膜沉积方法和半导体器件
本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种薄膜沉积方法和半导体器件。
技术介绍
随着集成电路（简称IC）制造技术的飞速发展，制作集成电路的尺寸越来越小，尤其是实现半导体器件的深亚微米结构后，集成电路中所含器件的数量不断增加，器件的尺寸也随之不断地缩小，而集成电路中，各种有机物、粒子的接触污染及各机台导致的金属杂质等污染现象更严重，这些细小的粒子污染直接影响电路中讯号传输速度，更甚者可直接造成组件短路或缺陷，导致集成电路无法使用，因此，集成电路制备过程中不允许晶圆表面上残留有污染物。随着集成电路器件尺寸因半导体集成度的提升，其尺寸不断地缩小，集成电路制造工艺通过增加沉淀层数以实现各器件垂直方向的排布拓展。其中，CVD（化学气相沉积）是常用的薄膜沉淀工艺。而在IC行业，炉管沉积是最成熟的CVD工艺，而现在所用的炉管目前主要是垂直式的（水平式的已经很少用了），参考图1所示，在垂直式炉管1内，纵向排放多块晶圆2。按使用压力不同分为常压炉管和低压炉管。如常压炉管主要用于热氧化制程，热退火，BPSG（硼磷硅玻璃）热回流，热烘烤等诸方面；而低压炉管则主要用于LPCVD沉积工艺，包括多晶硅的形成，氮化硅的形成，以HTO（高温氧化）或TEOS（乙酸乙酯）生成SiO2。而在炉管沉积过程中，除了在晶圆2表面形成薄膜外，在炉管沉积室的内壁表面积累附着物，而且这些附着物一旦脱落，直接造成晶圆的污染。而对于如LPCVD（低压气相沉积）采用的低压炉管其一般为石英炉管，在反应过程中，产生较多的颗粒沉积，直接增加晶圆污染概率。因而如授权公告号为CN100336936C和公开号为CN101457350A的中国专利/专利申请通过抽气除去炉管内的颗粒；授权公告号为CN100373124C的中国专利提供一种特殊结构的炉管以在炉管使用一段时间后，通过清洗液去除炉管内的污垢，以达到提供一个清洁的沉积工艺目的。这样大大避免了炉管内的污垢对于晶圆的污染。然而即使提供一个清洁的炉管，在薄膜沉积工艺后，得到的晶圆的薄膜3上依然会有微小颗粒4（结合参考图2）存在，经检测发现，这些微小颗粒4主要存在垂直式炉管沉积过程。这些微小颗粒4的尺寸甚至在45nm之下，这些微小颗粒4无法通过后续的清洗工艺完全清除。一般如此微小颗粒4对于集成电路形成不会构成太大影响，但随着集成电路尺寸日益缩小（参见“摩尔定律”）现今集成电路结节进入28nm后，这些微小颗粒4可对集成电路性能造成致命影响。因而，如何清除或避免微小颗粒的产生，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种薄膜沉积方法和半导体器件。所述薄膜沉积的方法包括在多块多晶硅在呈纵向排列放入垂直式炉管中，实现薄膜沉积前，现在晶圆背面形成一层氧化层，从而避免在薄膜沉积过程中，在位于上一层的晶圆背面形成细小颗粒从而玷污下在一层晶圆的薄膜沉积面上形成的薄膜。本专利技术所提供的薄膜沉积方法，包括：将多块晶圆呈纵向排列放入垂直式炉管中进行薄膜沉积，其中，在将所述晶圆放入炉管前，在所述晶圆的背面形成致密的氧化层，以防止薄膜沉积过程中，上层晶圆背面形成颗粒并脱落至下一层晶圆薄膜沉积面上。可选地，在所述晶圆的背面形成致密的氧化层包括，采用DIO3溶液清洗所述晶圆背面以形成所述氧化层。可选地，在所述晶圆的背面形成致密的氧化层包括：先采用HF和HNO3的混合溶液清洗晶圆背面；之后以DIO3溶液清洗以在晶圆背面形成第一氧化层。可选地，在所述晶圆的背面形成所述第一氧化层后，以DHF溶液除去所述第一氧化层；再以DIO3溶液清洗以在晶圆背面形成第二氧化层。可选地，所述HF和HNO3的混合溶液中，HF和HNO3的体积比为1:20~200。可选地，以所述HF和HNO3的混合溶液清洗晶圆的温度为25~45℃。可选地，以所述HF和HNO3的混合溶液持续清洗晶圆3~20秒。可选地，DHF溶液体积浓度为1:50~200。可选地，以DHF溶液清洗晶圆在室温条件下清洗进行。可选地，以DHF溶液持续清洗晶圆0.5~2分钟。可选地，所述DIO3溶液的浓度为10~85ppm。可选地，以所述DIO3溶液在常温下清洗晶圆。可选地，以所述DIO3溶液持续清洗晶圆0.5~3分钟。背面可选地，在所述多块晶圆放入垂直式炉管前，在所述晶圆的薄膜沉积面上由下至上依次形成高K介电层和蚀刻阻挡层。可选地，所述高K介电层为HfO2层，所述蚀刻阻挡层为TiN层。可选地，在所述高K介电层形成前，先在所述晶圆的薄膜沉积面上形成一层栅氧化层。可选地，所述栅氧化层为SiO2层。可选地，所述栅氧化层、高K介电层和/或蚀刻阻挡层采用原子层沉积技术沉积而成。可选地，在所述多块晶圆放入垂直式炉管后，在各块所述晶圆的薄膜沉积面上形成一层多晶硅层。可选地，所述晶圆的背面形成氧化层的厚度为10~14埃。可选地，所述晶圆为单晶硅晶圆，所述氧化层为SiO2层。本专利技术还提供了一种半导体器件，包括基底，所述基底包括用于沉积薄膜的薄膜沉积面和背面，所述背面覆盖有一层氧化层。可选地，在所述薄膜沉积面由下至上依次包括高K介电层和蚀刻阻挡层。可选地，在所述薄膜沉积面上，位于所述高K介电层下方包括一层栅氧化层。可选地，所述高K介电层为HfO2层、所述蚀刻阻挡层为TiN层，所述晶圆背面覆盖的氧化层和/或栅氧化层为SiO2层。可选地，所述晶圆的背面覆盖的氧化层的厚度为10~14埃。与现有技术相比，本专利技术主要具有以下优点：本专利技术薄膜沉积方法中，在将多块的晶圆放入垂直式炉管之前，在各晶圆的背面形成一层氧化层，从而在薄膜沉积过程中，避免在晶圆的背面形成细小颗粒，并脱落后掉落在下一层晶圆的薄膜沉积面上，并由此对下一层晶圆上沉积的薄膜层造成污染，降低了晶圆上形成的薄膜质量。可选方案中，晶圆背面的氧化层形成过程中，先以HF和HNO3的混合溶液清洗晶圆背面，以除去晶圆背面的杂质，再以DIO3溶液在晶圆背面形成第一氧化层；之后通过DHF溶液除去所述第一氧化层，之后再以DIO3溶液在晶圆背面形成第二氧化层。通过上述过程，可在晶圆背面形成高质量的洁净氧化层，从而保证后续在炉管沉积过程中，保持晶圆背面洁净同时，确保位于上层的晶圆的背面不会与反应气体反应，而形成细小颗粒，并由此对位于下层的晶圆的薄膜沉积面上获取的薄膜造成污染。附图说明通过附图中所示的本专利技术的优选实施例的更具体说明，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1为垂直式炉管的结构示意图；图2为现有的采用垂直式炉管在晶圆表面形成的薄膜的结构示意图；图3为本专利技术薄膜沉积方法的实施例1的流程图；图4为本专利技术半导体器件第一种实施例的结构示意图；图5为本专利技术薄膜沉积方法的实施例2进入垂直式炉管前的晶圆结构示意图；图6为本专利技术半导体器件第二种实施例的结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，在采用垂直式炉管进行在薄膜沉积工艺中，各块晶圆呈纵向多层排列，因而在薄膜沉积过程中，反应气体可能在晶圆的底部与晶圆反应，从而产生微小颗粒，而这些颗粒脱落后直接落于下一层晶圆的沉积薄膜沉积面，从而影响在晶圆上沉积的薄膜质量。而且这些落于晶圆薄膜沉积面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜沉积方法，包括将多块晶圆放入垂直式炉管中，进行薄膜沉积，其特征在于，在将所述晶圆放入炉管前，在所述晶圆的背面形成氧化层。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜沉积方法，包括将多块晶圆放入垂直式炉管中，进行薄膜沉积，其特征在于，在将所述晶圆放入炉管前，在所述晶圆的背面形成氧化层；在所述晶圆的背面形成氧化层包括：先采用HF和HNO3的混合溶液清洗晶圆背面；之后以DIO3清洗以在晶圆背面形成第一氧化层；在所述晶圆的背面形成所述第一氧化层后，以DHF溶液除去所述第一氧化层；再以DIO3溶液清洗以在晶圆背面形成第二氧化层；在所述多块晶圆放入垂直式炉管前，在所述晶圆的薄膜沉积面上由下至上依次形成高K介电层和蚀刻阻挡层；在所述多块晶圆放入垂直式炉管后，在各块所述晶圆的薄膜沉积面上形成一层多晶硅层。2.根据权利要求1所述的薄膜沉积方法，其特征在于，所述HF和HNO3在所述混合溶液中的体积比为1:20～200。3.根据权利要求2所述的薄膜沉积方法，其特征在于，以所述HF和HNO3的混合溶液清洗晶圆的温度为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘焕新，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31