无定形碳薄膜的沉积方法技术

本发明专利技术提供一种无定形碳薄膜的沉积方法，包括步骤：S1：提供PECVD真空反应腔室，使反应腔室内的温度稳定在400℃

【技术实现步骤摘要】
无定形碳薄膜的沉积方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，特别是涉及一种无定形碳薄膜的沉积方法。

技术介绍

[0002]由于地下的碳资源几乎是无穷的而且碳是无害的，因而从资源和环境角度看，碳是一种极好的原料。已知碳以多种不同的晶型存在，例如金刚石、类金刚石碳、石墨、富勒烯及纳米碳管等，不同的晶型取决于碳原子的成键方式。这其中，无定形碳因具有无定形的结构，可以作为功能材料而引起了极大关注。无定形碳在耐磨性和固态润滑性方面表现优良，并且具有绝缘性、可见光/红外光可透射性、低介电常数、阻氧性等性能，有望在多个工业领域得到更广泛的应用。
[0003]半导体领域中，无定形碳薄膜通常是通过化学气相沉积法(CVD)或物理气相沉积(PVD)法形成的。例如，可通过等离子体化学气相沉积法(化学气相沉积法的一种)，将含有碳的原料气体激活至等离子态，并将反应产物沉积于基底表面而形成无定形碳薄膜。
[0004]具体地，现有的采用化学气相沉积方法沉积无定形碳薄膜的步骤为：
[0005]1.提供化学气相沉积腔室，将腔室内的温度控制在预设温度；
[0006]2.通入氧气和氦气对腔室内部进行清洁；
[0007]3.将生长基底放入腔室内，向腔室内通入含碳气体和氦气，在预设压强下，于生长基底表面沉积无定形碳薄膜，在此过程中，腔室内部，包括腔室内壁和腔室顶部的上电极表面也不可避免地会沉积无定形碳薄膜。
[0008]这种方法存在的问题在于，由于碳和金属之间的吸附能力不一样，铝材质的反应腔室顶部的上电极表面沉积的无定形碳薄膜容易脱落形成颗粒，造成晶圆和腔室污染，尤其是在沉积相对较厚的膜层时，例如沉积的无定形碳薄膜的厚度在1μm以上时，产生的颗粒污染问题尤为严重。

技术实现思路

[0009]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种无定形碳薄膜的沉积方法，用于解决采用现有的化学气相沉积方法沉积无定形碳薄膜时，由于碳和金属之间的吸附能力不一样，铝材质的反应腔室顶部的上电极表面沉积的无定形碳薄膜容易脱落形成颗粒，造成晶圆和腔室污染，尤其是在沉积相对较厚的膜层时，例如沉积的无定形碳薄膜的厚度在1μm以上时，产生的颗粒污染问题尤为严重等问题。
[0010]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种无定形碳薄膜的沉积方法，包括步骤：
[0011]S1：提供PECVD真空反应腔室，反应腔室内设置有基座，使反应腔室内的温度稳定在400℃
‑
550℃；
[0012]S2：通入氧气和氦气，使反应腔室内的压强保持在第一压强，射频功率为800W
‑
1200W，以对反应腔室进行第一次清洁；
[0013]S3：通入氟化氮气体和氩气，在反应腔室外部解离成氟离子后供应至反应腔室内，使反应腔室内的压强维持在第一压强，以对反应腔室进行第二次清洁，并于反应腔室顶部的上电极表面形成氟化铝保护层；
[0014]S4：向反应腔内通入惰性气体进行吹扫后，以1:1:1的比例通入硅酸乙酯气体、载气和氧气预设时间，继续使反应腔室内的压强维持在第一压强，反应腔室的射频功率为500W
‑
1000W，以于反应腔室的内表面形成1500埃
‑
2000埃厚度的氧化硅薄膜，氧化硅薄膜包覆氟化铝保护层；
[0015]S5：将生长基底放至反应腔室的基座上，向反应腔室内通入预设时长的含碳气体和氦气，保持所述反应腔室内的压强维持在第一压强的情况下，于所述生长基底表面沉积无定形碳薄膜。
[0016]可选地，所述基座包括氮化铝基座和氟化铝基座中的任意一种。
[0017]可选地，步骤S2中，氧气和氦气的流量为1:1。
[0018]更可选地，步骤S2中，通入的氧气和氦气的流量均为4000sccm，通入的时间为30s
‑
60s。
[0019]可选地，步骤S3中，通入的氟化氮气体和氩气的流量比为1:2。
[0020]更可选地，步骤S3中，通入的氟化氮气体的流量为4000sccm，氩气的流量为8000sccm，气体通入的时间为30s
‑
60s。
[0021]可选地，步骤S4中，通入的硅酸乙酯气体、载气和氧气的流量均为4000sccm
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5500sccm，通入时间为30s
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50s。
[0022]可选地，步骤S5中，含碳气体包括丙烯，含碳气体和氦气的流量比为5:1
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1:1，通入时间为5s
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10s。
[0023]更可选地，步骤S5中，沉积无定形碳薄膜过程中的射频功率为1500W
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1600w，沉积时间为1min
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3min，沉积的无形碳膜的厚度小于等于2μm。
[0024]可选地，第一压强为1torr
‑
10torr。
[0025]如上所述，本专利技术的无定形碳薄膜的沉积方法，具有以下有益效果：本专利技术经改善的流程设计，在保持反应腔室内的压强不变的情况下，先采用氧气和氦气对反应腔室内进行第一次清洁，之后通入氟化氮气体和氩气对反应腔室进行第二次清洁以有效去除反应腔室内的杂质，并于反应腔室内表面，包括上电极的表面形成氟化铝保护层，之后通入硅酸乙酯、氦气和氧气继续于反应腔室内表面形成氧化硅层，表面形成有氟化铝保护层的上表面更容易吸附氧化硅，粘附力可以大大增加，而氧化硅层对无定形碳薄膜的吸附力相较于上电极的金属表面和氟化铝层的吸附力更强，使得沉积于反应腔室内壁上的薄膜，尤其是形成于上电极上的薄膜不容易脱落，同时，反应腔室内的压强等条件保持稳定，可以使形成的薄膜之间贴合的更加紧密，避免因压强变化导致薄膜的应力变化而造成薄膜的损伤。通过这样一个整体的技术方案，可以极大减少颗粒污染，提高生产良率。
附图说明
[0026]图1显示为本专利技术提供的无定形碳薄膜的沉积方法的流程图。
[0027]图2显示为采用本专利技术与采用现有技术沉积无定形碳薄膜的颗粒对比图。
[0028]图3显示为采用本专利技术与采用现有技术于相同片数的晶圆表面沉积无定形碳薄膜
的颗粒对比图，其中，曲线
①
表示采用现有技术沉积无定形碳薄膜的颗粒情况，曲线
②
表示采用本专利技术沉积的无定形碳薄膜的颗粒情况。
具体实施方式
[0029]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0030]为了方便描述，此处可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无定形碳薄膜的沉积方法，其特征在于，包括步骤：S1：提供PECVD真空反应腔室，反应腔室内设置有基座，使反应腔室内的温度稳定在400℃
‑
550℃；S2：通入氧气和氦气，使反应腔室内的压强保持在第一压强，射频功率为800W
‑
1200W，以对反应腔室进行第一次清洁；S3：通入氟化氮气体和氩气，在反应腔室外部解离成氟离子后供应至反应腔室内，使反应腔室内的压强维持在第一压强，以对反应腔室进行第二次清洁，并于反应腔室顶部的上电极表面形成氟化铝保护层；S4：向反应腔内通入惰性气体进行吹扫后，以1:1:1的比例通入硅酸乙酯气体、载气和氧气预设时间，继续使反应腔室内的压强维持在第一压强，反应腔室的射频功率为500W
‑
1000W，以于反应腔室的内表面形成1500埃
‑
2000埃厚度的氧化硅薄膜，氧化硅薄膜包覆氟化铝保护层；S5：将生长基底放至反应腔室的基座上，向反应腔室内通入预设时长的含碳气体和氦气，保持所述反应腔室内的压强维持在第一压强的情况下，于所述生长基底表面沉积无定形碳薄膜。2.根据权利要求1所述的沉积方法，其特征在于，所述基座包括氮化铝基座和氟化铝基座中的任意一种。3.根据权利要求1所述的沉积方法，其特征在于，步骤S2中，氧气和氦气的流量为1:1。4.根据权利要求3所述的沉积方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洁鹏，宋维聪，
申请(专利权)人：上海陛通半导体能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：