二氧化硅薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及二氧化硅薄膜及其制备方法，包括：提供一基底；将所述基底置于反应腔室内，向所述反应腔室通入反应气体；以及通过等离子体增强化学气相沉积法在所述基底上进行沉积得到二氧化硅薄膜；其中，所述反应气体包括硅源和氧源，所述硅源的通入流量为1500标准毫升/分钟～2000标准毫升/分钟，所述氧源的通入流量为1200标准毫升/分钟～2000标准毫升/分钟，所述等离子体增强化学气相沉积法中的沉积温度为250℃～350℃，射频的高频功率为200W～450W。该方法具有沉积速率快、沉积温度低的优点，同时，采用该制备方法得到的二氧化硅薄膜的本征应力为‑120MPa～‑40MPa。

Silicon dioxide thin film and preparation method thereof

The invention relates to a silicon dioxide film and a preparation method thereof, comprising: providing a substrate; placing the substrate in a reaction chamber and feeding the reaction gas into the reaction chamber; and depositing the silicon dioxide film on the substrate by a plasma enhanced chemical vapor deposition method; wherein the reaction gas is described. Including a silicon source and an oxygen source, the inlet flow of the silicon source is 1500 Standard milliliters/minutes to 2000 standard milliliters/minutes, the inlet flow of the oxygen source is 1200 standard milliliters/minutes to 2000 standard milliliters/minutes, the deposition temperature in the plasma enhanced chemical vapor deposition method is 250 to 350 degrees, and the high frequency power of the radio frequency is 2000. W to 450W. The method has the advantages of fast deposition rate and low deposition temperature. Meanwhile, the intrinsic stress of the silicon dioxide films prepared by this method is between 120 MPa and 40 MPa.

【技术实现步骤摘要】
二氧化硅薄膜及其制备方法
本专利技术涉及薄膜
，特别是涉及二氧化硅薄膜及其制备方法。
技术介绍
二氧化硅薄膜是广泛应用于集成电路的薄膜材料，具有高的介电常数、可靠的耐热抗腐蚀性能的优异的机械性能，可以保护芯片免受外界腐蚀性物质的侵蚀和机械损伤。近来，在微电子机械系统中，二氧化硅薄膜得到了广泛的应用。现有技术通常采用等离子体增强化学气相沉积(简称PECVD)方法沉积二氧化硅薄膜，但在二氧化硅薄膜的制备过程中，难以避免的会产生本征应力，使二氧化硅薄膜处于某种应力状态。如：当二氧化硅薄膜处于过大的拉应力状态时，就会引起开裂；处于过大的压应力状态时，会引起褶皱或剥落。因此，需要降低薄膜的本征应力。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种二氧化硅薄膜及其制备方法，该方法采用高反应气体流量与射频的高频功率相互配合的方式，有效的控制了二氧化硅薄膜的本征应力，从而获得了低应力的二氧化硅薄膜。一种二氧化硅薄膜的等离子体增强化学气相沉积方法，所述方法包括：提供一基底；将所述基底置于反应腔室内，向所述反应腔室通入反应气体；以及通过等离子体增强化学气相沉积法在所述基底上进行沉积得到二氧化硅薄膜；其中，所述反应气体包括硅源和氧源，所述硅源的通入流量为1500标准毫升/分钟～2000标准毫升/分钟，所述氧源的通入流量为1200标准毫升/分钟～2000标准毫升/分钟，所述等离子体增强化学气相沉积法中的沉积温度为250℃～350℃，射频的高频功率为200W～450W。上述二氧化硅薄膜的等离子体增强化学气相沉积方法，根据硅源气体流量增大应力减小，硅源气体流量减小应力增大，射频的功率增大应力增大，射频功率减小应力减小，应力随膜厚增加而减小以及当应力减小到-40MPa时，改变气体流量，射频功率应力变化不明显的关系。通过采用高反应气体流量与射频的高频功率相互配合，选取合适的气体流量和射频功率，有效的控制了二氧化硅薄膜的本征应力。同时，上述方法还具有沉积速率快、沉积温度低的优点。本专利技术还提供一种采用上述制备方法得到的二氧化硅薄膜，所述二氧化硅薄膜的应力为-120MPa～-40MPa。上述二氧化硅薄膜的本征应力较低，同时，还具有针孔密度小、均匀性好、台阶覆盖性好等优点，可以更好的应用于半导体材料、集成电路和MEMS器件中，保护制品免受外界腐蚀性物质的侵蚀和机械损伤。具体实施方式以下将对本专利技术提供的二氧化硅薄膜及其制备方法作进一步说明。本专利技术提供一种二氧化硅薄膜的制备方法，所述制备方法包括：S1、提供一基底；S2、将所述基底置于反应腔室内，向所述反应腔室通入反应气体；以及S3、通过等离子体增强化学气相沉积法在所述基底上进行沉积得到二氧化硅薄膜；其中，所述反应气体包括硅源和氧源，所述硅源的通入流量为1500标准毫升/分钟～2000标准毫升/分钟，所述氧源的通入流量为1200标准毫升/分钟～2000标准毫升/分钟，所述等离子体增强化学气相沉积法中的沉积温度为250℃～350℃，射频的高频功率为200W～450W。在步骤S1中，所述基底材料不限，优选为硅片。所述基底经过清洗处理，具体包括，第一步：将所述基底置于体积比为(3～5)：1的H2SO4与H2O2的混合溶液中，时间为3min～10min，然后经去离子水冲淋至少1次；第二步：将所述基底置于体积比为(0.5～1.5)：1：(3-8)的NH4OH、H2O2与H2O的混合溶液中，时间为3min～10min，然后经去离子水冲淋至少1次；第三步，将所述基底置于体积比为(0.5～1.5)：1：(3～8)的HCl、H2O2与H2O的混合溶液中，时间为5min，然后经去离子水冲淋至少1次；第四步：将所述基底置于浓度为1％～5％的HF溶液中，时间为20s～40s，然后经去离子水冲淋至少1次，干燥处理。在步骤S2中，所述反应腔室的压力为1000mTorr～1500mTorr。所述反应气体还包括有稀释气体，所述稀释气体为氮气，通入流量为200标准毫升/分钟～1500标准毫升/分钟。稀释气体氮气主要用于控制反应腔室的压力。优选地，将稀释气体氮气的通入流量控制在200标准毫升/分钟～500标准毫升/分钟。所述硅源包括SiH4和惰性气体，所述硅源中SiH4所占的体积百分比为3％～10％。所述惰性气体优选为He，所述硅源中SiH4所占的体积百分比优选为5％～6％。所述氧源为N2O。在步骤S3中，所述等离子体增强化学气相沉积的时间为20s～500s。在步骤S3中，所述等离子体增强化学气相沉积的速率为优选为进一步的，在步骤S2向所述反应腔室通入所述反应气体之前，包括以下步骤S01及S02：S01，先对所述反应腔室进行清洗。具体包括，第一步，刻蚀掉腔室内的二氧化硅：设定射频的功率为1200W～2000W，O2的通入流量为500标准毫升/分钟～800标准毫升/分钟，C3F8的通入流量为150标准毫升/分钟～300标准毫升/分钟，反应腔室的压力为3000mTorr～4000mTorr，清洗时间为500s～800s；第二步，对腔室进行过刻蚀处理：设定射频的功率为1000W～1500W，O2的通入流量为800标准毫升/分钟～1200标准毫升/分钟，C3F8的通入流量为300标准毫升/分钟～800标准毫升/分钟，反应腔室的压力为800mTorr～1200mTorr，清洗时间为80s～150s。S02，在所述反应腔室的内壁上沉积一第二二氧化硅薄膜。沉积第二二氧化硅薄膜使腔室处在一个二氧化硅环境之中，有利于后续在基底上沉积二氧化硅。所述第二氮化硅薄膜的沉积过程中，反应气体包括硅源和氧源，所述硅源的通入流量为1500标准毫升/分钟～3000标准毫升/分钟，所述氧源的通入流量为1500标准毫升/分钟～2500标准毫升/分钟。此时，所述反应气体还可包括稀释气体，所述稀释气体为氮气，通入流量为200标准毫升/分钟～1500标准毫升/分钟。稀释气体氮气主要用于控制反应腔室的压力，优选地，将稀释气体氮气的通入流量控制在800标准毫升/分钟～1500标准毫升/分钟。所述硅源包括SiH4和惰性气体。所述硅源中SiH4所占的体积百分比为3％～10％。所述惰性气体优选为He，所述硅源中SiH4所占的体积百分比优选为5％～6％。所述氧源为N2O。所述第二二氧化硅薄膜的沉积过程中，射频的功率为400W～500W，反应腔室的压力为1000mTorr～2000mTorr，沉积的时间为20s～500s，沉积的速率为进一步的，在步骤S3之后，取出带有二氧化硅薄膜的基底之后，还对所述反应腔室进行如上述步骤S01及S02的步骤，以形成第三二氧化硅薄膜。该第三二氧化硅薄膜在下一轮的二氧化硅薄膜的制备过程中通入反应气体之前会被清洗，该第三二氧化硅薄膜的形成目的是为了对腔室进行保护。上述二氧化硅薄膜的等离子体增强化学气相沉积方法，根据硅源气体流量增大应力减小，硅源气体流量减小应力增大，射频的功率增大应力增大，射频功率减小应力减小，应力随膜厚增加而减小以及当应力减小到-40MPa时，改变气体流量，射频功率应力变化不明显的关系。通过采用高反应气体流量与射频的高频功率相互配合，选取合适的气体流量和射频功率，有效的控制了二氧化硅薄膜的本征应力。同时，上述方法还具有沉积速率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供一基底；将所述基底置于反应腔室内，向所述反应腔室通入反应气体；以及通过等离子体增强化学气相沉积法在所述基底上进行沉积得到二氧化硅薄膜；其中，所述反应气体包括硅源和氧源，所述硅源的通入流量为1500标准毫升/分钟～2000标准毫升/分钟，所述氧源的通入流量为1200标准毫升/分钟～2000标准毫升/分钟，所述等离子体增强化学气相沉积法中的沉积温度为250℃～350℃，射频的高频功率为200W～450W。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供一基底；将所述基底置于反应腔室内，向所述反应腔室通入反应气体；以及通过等离子体增强化学气相沉积法在所述基底上进行沉积得到二氧化硅薄膜；其中，所述反应气体包括硅源和氧源，所述硅源的通入流量为1500标准毫升/分钟～2000标准毫升/分钟，所述氧源的通入流量为1200标准毫升/分钟～2000标准毫升/分钟，所述等离子体增强化学气相沉积法中的沉积温度为250℃～350℃，射频的高频功率为200W～450W。2.根据权利要求1所述的二氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述反应腔室的压力为1000mTorr～1500mTorr。3.根据权利要求1所述的二氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述等离子体增强化学气相沉积法的沉积时间为20s～500s。4.根据权利要求1所述的二氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述等离子体增强化学气相沉积法的沉积速率为5.根据权利要求1所述的二氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，在向所述反应腔室通入所述反应气体之前，先对所述反应腔室进...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮勇，尤政，魏启鹏，刘通，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11