一种化学气相沉积方法与流程

本发明属于半导体生产，具体涉及一种化学气相沉积方法。

背景技术：

1、半导体先进制程中，原子层沉积形成的氮化硅薄膜因具有优异的台阶覆盖性、膜厚均匀性及致密性，被广泛应用于芯片栅介质层、侧墙层、钝化阻隔层、绝缘保护层的制备。原子层沉积工艺依赖沉积气体在产品晶圆表面的化学吸附与自限制反应成膜。产品晶圆表面具有硅-氢终端，基于原子层沉积在产品晶圆表面形成氮化硅薄膜时使用的沉积气体包括二氯化硅和氨气，产品晶圆表面的硅-氢终端与沉积气体之间发生的反应为：-si-h+sih2cl2→si-sih2cl+hcl（g），-sih2cl+nh3→si-nh-+hcl（g）+h2（g）。

2、空挡片容置在沉积腔室中，以在原子层膜成型工艺中维持沉积腔室内的热场和流场稳定性，保证批量生产一致性。然而，空挡片的表面多为二氧化硅缓冲层，存在大量的硅-羟基，具有极高的反应活性，能够与二氯硅烷反应，反应方程式为：-si-oh+sih2cl2→-si-o-sih2cl+hcl（g）。

3、可见，在原子层沉积反应中，空挡片表面的硅-羟基消耗了一部分的二氯硅烷，而这可能导致产品晶圆获得的沉积气体的有效剂量不足，进而导致产品晶圆表面形成的氮化硅薄膜整体偏薄、片内及片间的膜厚均匀性变差，降低产品良率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种化学气相沉积方法，旨在解决气相化学沉积过程中，空挡片消耗沉积气体所引起的产品晶圆表面的目标薄膜整体偏薄、片内及片间的膜厚均匀性变差的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种化学气相沉积方法，包括钝化工艺和膜成型工艺，所述钝化工艺在所述膜成型工艺之前执行；

3、所述钝化工艺包括：在钝化温度下，向空挡片提供钝化气体；所述空挡片表面的目标基团与所述钝化气体反应，形成为钝化空挡片；所述目标基团能够与沉积气体中的至少一部分反应；

4、所述膜成型工艺包括：在沉积温度下，向容置所述钝化空挡片与产品晶圆的沉积腔室提供所述沉积气体，以在所述产品晶圆表面沉积出目标薄膜。

5、可选地，所述向空挡片提供钝化气体的操作包括：

6、间歇性地向所述空挡片提供所述钝化气体。

7、可选地，所述钝化工艺在指定腔室内执行；

8、所述钝化工艺还包括在每次向所述空挡片提供所述钝化气体之后执行的：向所述指定腔室提供惰性气体，以对所述指定腔室进行吹扫。

9、可选地，所述目标基团是硅-羟基，所述沉积气体包括二氯硅烷，所述目标薄膜为氮化硅薄膜；

10、所述钝化气体选自六甲基二硅氮烷、三甲基硅胺、二甲基氧基硅烷中的至少一种。

11、可选地，每次向所述指定腔室提供所述钝化气体的时长为8s～30s；每次向所述指定腔室提供所述惰性气体的时长大于或等于每次向所述指定腔室提供所述钝化气体的时长。

12、可选地，当所述钝化气体为六甲基二硅氮烷时，每次向所述指定腔室提供所述钝化气体的时长为10s～30s，每次向所述指定腔室提供所述惰性气体的时长为30s～50s；

13、当所述钝化气体为三甲基硅胺时，每次向所述指定腔室通入所述钝化气体的时长为8s～18s，每次向所述指定腔室通入所述惰性气体的时长为25s～40s；

14、当所述钝化气体为二甲基氧基硅烷时，每次向所述指定腔室通入所述钝化气体的时长为12s～22s，每次向所述指定腔室通入所述惰性气体的时长为28s～-45s。

15、可选地，所述沉积气体还包括氨气；

16、所述气相沉积方法还包括在执行所述膜成型工艺之前执行的：采用氨气对所述沉积腔室进行吹扫。

17、可选地，所述指定腔室为所述沉积腔室；

18、所述化学气相沉积方法还包括在执行所述钝化工艺之前执行的：将承载所述空挡片和所述产品晶圆的晶舟传输至所述沉积腔室。

19、可选地，所述指定腔室异于所述沉积腔室；

20、所述化学气相沉积方法还包括在执行所述钝化工艺之后、所述膜成型工艺之前执行的：将承载所述钝化空挡片和所述产品晶圆的晶舟传输至所述沉积腔室。

21、可选地，所述膜成型工艺为原子层沉积工艺。

22、与现有技术相比，本发明的化学气相沉积方法具有如下优点：

23、前述的化学气相沉积方法包括钝化工艺和膜成型工艺，所述钝化工艺在所述膜成型工艺之前执行；所述钝化工艺包括：在钝化温度下，向空挡片提供钝化气体；所述空挡片表面的目标基团与所述钝化气体反应，形成为钝化空挡片；所述目标基团能够与所述沉积气体中的至少一部分反应；所述膜成型工艺包括：在沉积温度下，向容置所述钝化空挡片与产品晶圆的沉积腔室提供所述沉积气体，以在所述产品晶圆表面沉积出目标薄膜。通过预先对所述空挡片执行钝化工艺来消耗所述空挡片表面的所述目标基团，使得在后续的所述膜成型工艺中不再发生所述空挡片表面的所述目标基团与所述沉积气体之间的反应，由此避免因所述空挡片消耗所述沉积气体所引起的产品晶圆表面的目标薄膜整体偏薄、片内及片间的膜厚均匀性变差的问题。

24、进一步地，所述向空挡片提供钝化气体的操作包括：间歇性地向所述空挡片提供所述钝化气体，以精准控制所述钝化气体的通入量，减少钝化气体的消耗量，降低生产成本；特别地，当所述空挡片在一指定腔室内执行时，精准地控制所述钝化气体的通入量能够减少过量的所述钝化气体在所述指定腔室的腔壁、以及相关管道内吸附，进而减少对所述指定腔室的围护、保养频次。更特别地，当所述指定腔室是所述沉积腔室内时，通过减少所述钝化气体在所述沉积腔室的腔壁、以及相关管道内吸附，有利于提高后续的膜成型工艺所形成的所述目标薄膜的质量。

25、更进一步地，所述钝化工艺还包括在每次向所述指定腔室提供所述钝化气体之后执行的：向所述指定腔室提供惰性气体，以对所述指定腔室进行吹扫，排出多余的所述钝化气体及所述钝化气体与所述目标基团反应产生的产物，这一方面能够减少所述钝化气体在所述沉积腔室的腔壁、以及相关管道内吸附，进而减少对所述指定腔室的围护、保养频次，另一方面可以缩短所述钝化工艺的总时长，进而缩短生产节拍，提高产能，再一方面，在所述指定腔室是所述沉积腔室时还能够进一步地提高所述膜成型工艺中所形成的目标薄膜的质量。

1.一种化学气相沉积方法，其特征在于，包括钝化工艺和膜成型工艺，所述钝化工艺在所述膜成型工艺之前执行；

2.根据权利要求1所述的化学气相沉积方法，其特征在于，所述向空挡片提供钝化气体的操作包括：

3.根据权利要求2所述的化学气相沉积方法，其特征在于，所述钝化工艺在指定腔室内执行；

4.根据权利要求3所述的化学气相沉积方法，其特征在于，所述目标基团是硅-羟基，所述沉积气体包括二氯硅烷，所述目标薄膜为氮化硅薄膜；

5.根据权利要求4所述的化学气相沉积方法，其特征在于，每次向所述指定腔室提供所述钝化气体的时长为8s～30s；每次向所述指定腔室提供所述惰性气体的时长大于或等于每次向所述指定腔室提供所述钝化气体的时长。

6.根据权利要求5所述的化学气相沉积方法，其特征在于，当所述钝化气体为六甲基二硅氮烷时，每次向所述指定腔室提供所述钝化气体的时长为10s～30s，每次向所述指定腔室提供所述惰性气体的时长为30s～50s；

7.根据权利要求4所述的化学气相沉积方法，其特征在于，所述沉积气体还包括氨气；

8.根据权利要求3所述的化学气相沉积方法，其特征在于，所述指定腔室为所述沉积腔室；

9.根据权利要求3所述的化学气相沉积方法，其特征在于，所述指定腔室异于所述沉积腔室；

10.根据权利要求1所述的化学气相沉积方法，其特征在于，所述膜成型工艺为原子层沉积工艺。