一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺制造技术

一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，属于半导体制造领域，本发明专利技术是以三甲基铝为铝源，以臭氧为氧源，氮气为载气，衬底为硅片，设置原子层沉积系统反应腔温度为320℃～380℃，制备氧化铝薄膜，本工艺使得温度升高，既可以提高氧化铝薄膜的生长速率，又不会因为温度过高而降低薄膜的质量。同时抑制了高温退火可能对前期工艺性能所造成的影响，使得材料生长过程不再需要任何的加热过程，极大的降低了制造过程中的能源消耗，并使其片内均匀性可达0.5％以下。

A process of alumina growth by atomic layer deposition

【技术实现步骤摘要】
一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺
本专利技术涉及一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，属于半导体制造领域。
技术介绍
随着大规模集成电路技术的迅猛发展，使用ALD原子层沉积的方式生长高k栅介质材料氧化铝Al2O3，可有效的降低栅的漏电流。ALD可满足单原子层控制的方式生长，精确地控制厚度在埃级或单原子层水平，进行连续的沉积反应过程。温度过高或过低都会降低ALD的生长速率，生长Al2O3后续还伴随着退火处理，消除界面与膜内应力，然而这种工艺方式生长速率较慢，成本较高。生长氧化铝Al2O3薄膜，低温会导致低的生长速率并且不能实现原子层沉积，而过高的温度会导致前驱体的热分解和化学吸附，并影响薄膜的质量和性质。在实际的半导体应用中，沉积薄膜采用的温度在200℃～300℃之间，退火温度为500℃，然而有些半导体前期的工艺制备并不能在后续工艺过程中承受过高的温度，温度过高会对电极性能产生很大的影响，所以退火的温度会影响器件的性质，并且这种方法也极大的限制了生长时间和成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述
技术介绍
中存在的问题，提出了一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，本工艺使得温度升高，既可以提高氧化铝薄膜的生长速率，又不会因为温度过高而降低薄膜的质量。本专利技术为实现上述目的采用的技术方案是：一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、设定原子层沉积系统反应腔温度为320℃～380℃，压力值控制在1.19torr～1.3torr之间；步骤二、利用原子层沉积法制备氧化铝薄膜，具体制备过程如下：①向原子层沉积系统反应腔通入第一反应物三甲基铝，流量为200sccm～400sccm，通入时间为2s～7s；②通入氮气N2吹扫三甲基铝，通入时间为3s～10s；③通入第二反应物臭氧O3，通入时间为10s～35s；④继续通入氮气N2，时间为5s～20s；步骤①至步骤④形成一个循环，重复该循环，得到氧化铝薄膜。优先地，所述步骤一中设定原子层沉积系统反应腔温度为350℃。优先地，所述步骤二利用原子层沉积法制备氧化铝薄膜制备过程如下：通入第一反应物三甲基铝，流量为300sccm，通入时间为5s；通入氮气N2吹扫三甲基铝，通入时间为7s；通入第二反应物臭氧O3，通入时间为20s；继续通入氮气N2，时间为10s；步骤①至步骤④形成一个循环，重复该循环，得到氧化铝薄膜。进一步，步骤二中所述循环重复178次，氧化铝薄膜的厚度为通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：本专利技术是以三甲基铝(Al(CH3)3，TMA)为铝源，以臭氧O3为氧源，氮气N2为载气，衬底为硅片，设置原子层沉积系统反应腔温度为320℃～380℃，制备氧化铝薄膜，本工艺使得温度升高，既可以提高氧化铝薄膜的生长速率，又不会因为温度过高而降低薄膜的质量。同时抑制了高温退火可能对前期工艺性能所造成的影响，使得材料生长过程不再需要任何的加热过程，极大的降低了制造过程中的能源消耗，并使其片内均匀性可达0.5％以下。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例对本专利技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解。下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，在不脱离权利要求中所阐述的专利技术机理和范围的情况下，使用者可以对下列参数进行各种改变。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法和过程并没有详细的叙述。本专利技术所提出的一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，是以三甲基铝(Al(CH3)3，TMA)为铝源，以臭氧O3为氧源，氮气N2为载气，衬底为硅片，设置原子层沉积系统反应腔温度为320℃～380℃，制备氧化铝薄膜，具体该工艺包括如下步骤：1、前期准备①在设备端调节原子层沉积系统反应腔温度：使用单独的热电偶设备，在原子层沉积系统反应腔从上至下测量腔体内的温度，从升温到降温，记录温度曲线，使温度变化区间达到±0.5℃；②在原子层沉积系统工艺菜单界面上设置原子层沉积系统反应腔温度320℃～380℃，压力值控制在1.19torr～1.3torr之间；2、将硅片放置在机台上，进行长膜操作：①通入第一反应物三甲基铝(Al(CH3)3，TMA)，流量为200sccm～400sccm，通入时间为2s～7s；②通入氮气N2吹扫三甲基铝(Al(CH3)3，TMA)，通入时间为3s～10s，以清除未被吸收的三甲基铝(Al(CH3)3，TMA)分子；③通入第二反应物臭氧O3，通入时间为10s～35s，使第一反应物三甲基铝(Al(CH3)3，TMA)和第二反应物臭氧O3在硅片表面充分反应；④继续通入氮气N2吹扫多余未反应的臭氧O3及反应所得的副产物，时间为5s～20s；步骤①至步骤④形成一个循环，重复该循环，循环的次数根据膜厚而定，得到氧化铝薄膜。3、待工艺完成，取出生长有氧化铝薄膜的硅片，测量氧化铝薄膜厚度、均匀性、应力及折射率RI，并用显微镜进行宏观和微观检测。薄膜厚度变化可控制在均匀性可达0.5％以下。用显微镜观察硅片表面没有任何破损及翘曲。实施例1一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，包括如下步骤：步骤一、设定原子层沉积系统反应腔温度为350℃，压力值控制在1.19torr～1.3torr之间；步骤二、利用原子层沉积法制备氧化铝薄膜的具体制备过程如下：①向原子层沉积系统反应腔通入第一反应物三甲基铝，流量为300sccm，通入时间为5s；②通入氮气N2吹扫三甲基铝，通入时间为7s；③通入第二反应物臭氧O3，通入时间为20s；④继续通入氮气N2，时间为10s；步骤①至步骤④形成一个循环，重复该循环178次，得到氧化铝薄膜厚度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一、设定原子层沉积系统反应腔温度为320℃～380℃，压力值控制在1.19torr～1.3torr之间；/n步骤二、利用原子层沉积法制备氧化铝薄膜，具体制备过程如下：/n①向原子层沉积系统反应腔通入第一反应物三甲基铝，流量为200sccm～400sccm，通入时间为2s～7s；/n②通入氮气N2吹扫三甲基铝，通入时间为3s～10s；/n③通入第二反应物臭氧O3，通入时间为10s～35s；/n④继续通入氮气N2，时间为5s～20s；/n步骤①至步骤④形成一个循环，重复该循环，得到氧化铝薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种用原子层沉积技术生长氧化铝的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、设定原子层沉积系统反应腔温度为320℃～380℃，压力值控制在1.19torr～1.3torr之间；
步骤二、利用原子层沉积法制备氧化铝薄膜，具体制备过程如下：
①向原子层沉积系统反应腔通入第一反应物三甲基铝，流量为200sccm～400sccm，通入时间为2s～7s；
②通入氮气N2吹扫三甲基铝，通入时间为3s～10s；
③通入第二反应物臭氧O3，通入时间为10s～35s；
④继续通入氮气N2，时间为5s～20s；
步骤①至步骤④形成一个循环，重复该循环，得到氧化铝薄膜。


2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳晶，陈艳明，叶武阳，温丽娜，
申请(专利权)人：长春长光圆辰微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22