專利名稱：：一種低介電常數(shù)氧化硅薄膜的化學(xué)氣相淀積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種低介電常數(shù)氧化硅薄膜的淀積方法，可用于集成電路互連和介質(zhì)器件隔離介質(zhì)。
背景技術(shù)：
：氧化硅材料是微電子制造工藝中應(yīng)用最廣泛的介質(zhì)材料之一，在超大規(guī)模集成電路中主要應(yīng)用于互連介質(zhì)、柵介質(zhì)、阻擋層、場(chǎng)氧、間隙壁和其它一些器件工藝中。普通氧化硅膜的介電常數(shù)值約3.9，該介電常數(shù)值是高介電常數(shù)與低介電常數(shù)的分界值。對(duì)于氧化硅材料的主要應(yīng)用之一，即互連介質(zhì)，低介電常數(shù)可以有效降低電路延遲、減小串?dāng)_和功耗，因此制作低介電常數(shù)的材料是目前集成電路技術(shù)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一?，F(xiàn)有制作氧化硅薄膜材料的方法有兩種熱氧化法和化學(xué)汽相淀積CVD法。其中，熱氧化法又可以分為干氧、濕氧和混合法，其工藝過(guò)程是將硅襯底放置在反應(yīng)室中加熱到110(TC左右的溫度并通入氧化氣體，即氧氣或水蒸汽，在硅襯底表面或利用擴(kuò)散作用在硅/氧化硅界面發(fā)生氧化反應(yīng)形成氧化硅薄膜。該方法形成的氧化硅膜堅(jiān)硬致密，且與硅的界面特性良好。但存在以下不足(1)過(guò)高的工藝溫度會(huì)產(chǎn)生較高的應(yīng)力，容易引起由應(yīng)力導(dǎo)致的器件可靠性的退化，如介質(zhì)層剝落等現(xiàn)象；(2)高溫同時(shí)會(huì)引起雜質(zhì)的二次擴(kuò)散，從而影響對(duì)晶體管結(jié)深等參數(shù)的精確控制，即無(wú)法滿足集成電路后端工藝，無(wú)法滿足其他器件工藝中最高工藝溫度不超過(guò)45(TC，該溫度低于鋁的熔點(diǎn)；無(wú)法滿足甚至更低的要求。因此熱氧化工藝一般用于形成柵介質(zhì)、擴(kuò)散阻擋層和場(chǎng)氧。CVD方法是制備氧化硅膜的另一種重要方法。在CVD工藝中，將給定成分和流量的反應(yīng)氣體和載氣通過(guò)氣路控制系統(tǒng)引入反應(yīng)室中。氣體分子向襯底輸運(yùn)，并被吸附在襯底表面，經(jīng)過(guò)表面遷移和成膜化學(xué)反應(yīng)后在襯底上淀積薄膜，例如氧化硅，而反應(yīng)氣體副產(chǎn)物則被帶離襯底表面并最終被抽出反應(yīng)室。成膜化學(xué)反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力通常可由幾種方法供給，例如熱、光、射頻、催化劑或等離子體。常規(guī)的CVD系統(tǒng)通常包括氣體源、氣路、氣體流量控制器、反應(yīng)室、溫度傳感器真空測(cè)量裝置、功率源、襯底偏壓、加熱和旋轉(zhuǎn)裝置。CVD方法主要包括低壓化學(xué)汽相淀積法LPCVD、等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積PECVD和高密度等離子體源化學(xué)氣相淀積HDPCVD方法。LPCVD工藝溫度一般為600700°C，無(wú)法滿足集成電路后端互連工藝溫度的要求。而以正硅酸乙脂TEOS和氧氣為源氣體，用PECVD方法在300到40(TC溫度范圍內(nèi)制備的氧化硅膜材料性能較好，且階梯覆蓋能力較佳，同時(shí)避免了LPCVD方法中約700。C的工藝溫度，主要用于互連介質(zhì)、鈍化層和其它一些器件工藝中?，F(xiàn)有的HDPCVD技術(shù)主要包括電子回旋共振等離子體化學(xué)氣相淀積、感應(yīng)耦合等離子體化學(xué)氣相淀積、螺旋波等離子體化學(xué)氣相淀積，可在室溫下制備氧化硅膜，具有淀積速率高，工藝溫度低的優(yōu)點(diǎn)。但上述CVD方法制備的氧化硅膜的介電常數(shù)值約為3.9,應(yīng)用于互連介質(zhì)會(huì)導(dǎo)致互連RC延遲、串?dāng)_和功耗較大，無(wú)法滿足集成電路互連技術(shù)發(fā)展的需要。發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)淀積的氧化硅薄膜介電常數(shù)較高的不足，提供一種低介電常數(shù)氧化硅薄膜的化學(xué)氣相淀積的方法，以滿足集成電路對(duì)互連介質(zhì)的要求。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是該氧化硅薄膜生長(zhǎng)在位于淀積室中的襯底上，硅源氣體和氧化源氣體在淀積室中利用電子回旋共振效應(yīng)電離分解，在高微波功率和大氣體流量比條件下，在襯底上形成氧化硅薄膜，具體過(guò)程如下(1)清洗襯底并放入工藝室，并對(duì)工藝室抽真空；(2)設(shè)定如下工藝條件后，通入混合工藝氣體，并開(kāi)啟微波源，在襯底上淀積氧化硅薄膜硅源氣體流量5~50標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘氧化源氣體流量50150標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘；工藝室壓力1.0帕4.0帕；微波功率1000瓦3500瓦；淀積溫度室溫10(TC樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)速率60轉(zhuǎn)每分鐘。本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案包括如下過(guò)程(1)清洗襯底并放入工藝室，并對(duì)工藝室抽真空；(2)設(shè)定如下工藝條件后，通入混合工藝氣體，并開(kāi)啟微波源，在襯底上淀積氧化硅薄膜硅源氣體流量6標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘氧化源氣體流量120標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘；工藝室壓力2帕；微波功率3000瓦；淀積溫度40°C;樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)速率60轉(zhuǎn)每分鐘。所述硅源氣體選為75%He稀釋的SiH4氣體，所述氧化源氣體為N20氣體。本發(fā)明方法具有介電常數(shù)低，淀積速率高、工藝溫度低、大面積均勻的優(yōu)點(diǎn)，即介電常數(shù)值接近3.2，淀積速率約250nm/min，工藝溫度低于10(TC，6英寸晶片上均勻性高于95%;所淀積的氧化硅薄膜氫含量低，即氫含量在3000300cm—1檢測(cè)限內(nèi)低于NEXUS750紅外光譜儀的檢測(cè)靈敏度。圖1是本發(fā)明淀積氧化硅膜的ECRCVD設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明淀積氧化硅膜使用的ECRCVD設(shè)備的氣路結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明淀積氧化硅膜的工藝流程圖4是用本發(fā)明淀積出的氧化硅薄膜的電容-電壓C-V特性曲線圖；圖5是用本發(fā)明淀積出的氧化硅薄膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)和H含量紅外分析圖；圖6是用本發(fā)明淀積出的氧化硅薄膜的淀積速率隨氣體流量比的變化曲線圖；圖7是用本發(fā)明淀積出的氧化硅薄膜的淀積速率隨微波功率的變化曲線圖；圖8是用本發(fā)明淀積出的氧化硅薄膜介電常數(shù)隨氣體流量比變化曲線圖；圖9是用本發(fā)明淀積出的氧化硅薄膜的介電常數(shù)隨微波功率變化曲線圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的整個(gè)淀積過(guò)程在圖1所示的ECRCVD設(shè)備上完成。參照?qǐng)Dl，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的ECRCVD設(shè)備由微波功率源及傳輸系統(tǒng)21、ECR等離子體源22、工藝室23、自動(dòng)傳片系統(tǒng)24、真空系統(tǒng)25、氣路系統(tǒng)26、微機(jī)控制系統(tǒng)27等部分組成。其中所述的微波功率源及傳輸系統(tǒng)21為ECR等離子體源22提供穩(wěn)定的微波能量，微波頻率為2.45乂109赫茲，微波功率在0到3千瓦的范圍內(nèi)可調(diào)可控。它由微波功率源201、環(huán)流器202、水負(fù)載203、功率計(jì)204、定向耦合器205、負(fù)載調(diào)配器206等部分構(gòu)成。微波功率源采用WY50002-1C型連續(xù)微波功率源。微波傳輸釆用BJ—26矩形波導(dǎo)207，通過(guò)三銷釘調(diào)配器206及短路活塞208調(diào)節(jié)負(fù)載匹配及反射功率。微波傳輸回路包括一個(gè)波導(dǎo)一同軸變換器209，一個(gè)由外徑21mm的內(nèi)導(dǎo)體和內(nèi)徑49mm的外導(dǎo)體構(gòu)成的同軸波導(dǎo)管以45。角擴(kuò)展成錐形管210，和一個(gè)由外徑304mm的內(nèi)導(dǎo)體和內(nèi)徑344mm的外導(dǎo)體構(gòu)成的同軸型共振腔211。2.45乂109赫茲的微波經(jīng)傳輸回路引入到共振腔開(kāi)口面附近的AbO3陶瓷窗220上。該陶瓷窗厚13.3mm，直徑266mm，其下表面有一個(gè)O型橡膠密封圈221，兼作放電室真空密封。陶瓷窗上表面有分布式永磁磁鋼系統(tǒng)，該系統(tǒng)由無(wú)磁不銹鋼圓盤222、軟鐵屏蔽板223和Nd-Fe-B永磁磁鋼224組成。永磁磁鋼224鑲嵌在無(wú)磁不銹鋼上圓盤222上，其上由軟鐵屏蔽板223覆蓋。微波由陶瓷窗220的外緣向中心輸運(yùn)，從而在放電室一側(cè)的陶瓷窗220表面形成均勻的表面波電場(chǎng)分布，在此電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用下，放電室內(nèi)形成了均勻大口徑ECR等離子體。所述的ECR等離子體源22為微波電子回旋共振等離子體源，該等離子體源的磁場(chǎng)為分布式永磁磁場(chǎng)。所述的工藝室23是進(jìn)行薄膜淀積加工的腔體，其內(nèi)部包括工藝氣體環(huán)231、樣品臺(tái)232及其它附件等。工藝氣體環(huán)231內(nèi)側(cè)以30°角間隔均勻分布的孔徑為0.5mm的氣孔；樣品臺(tái)232的最大加工尺寸為06英寸，同時(shí)提供凹槽容納2英寸、3英寸和4英寸的晶片，并提供工藝所需的溫度和機(jī)械支撐；反應(yīng)室水冷卻系統(tǒng)233使得陶瓷窗220保持在較低的溫度上；朗繆爾探針診斷系統(tǒng)234測(cè)量等離子體放電參數(shù)，并以石英板、石英筒和接地支架作為等離子體屏蔽以使等離子體局限于樣片周圍，圖l中未示出；襯底加熱系統(tǒng)235采用封閉電阻加熱方式對(duì)樣片加熱，采用熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)量，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行溫度的設(shè)定和控制溫度，控制范圍為室溫30(TC土1'C精度；樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)升降系統(tǒng)236采用無(wú)磁連接方式，使得樣品臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)控制樣品臺(tái)在工藝室中的高度位置。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，樣品臺(tái)高度被控制在距離陶瓷窗正下方3厘米到15厘米處，優(yōu)選為5厘米處，樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)速率為60轉(zhuǎn)每分鐘。所述的自動(dòng)傳片系統(tǒng)24以美國(guó)Genmark公司生產(chǎn)的GB3型真空機(jī)械手為核心，可以在10_6帕的高真空狀態(tài)下工作，其徑向精度為0.05毫米，軸向精度為0.025毫米，角度精度為0.015°，末端轉(zhuǎn)移葉片長(zhǎng)度為345.5毫米，最大行程580毫米，最大升高12.5毫米。完成淀積后，樣品臺(tái)中的承載臺(tái)升降組件由螺紋連接細(xì)桿和直徑約3英寸的托盤構(gòu)成，使得晶片由陶瓷窗下方7厘米處上升到陶瓷窗下方5厘米處。然后打開(kāi)矩形閥241，轉(zhuǎn)移葉片以懸臂方式通過(guò)矩形閥241進(jìn)入反應(yīng)室23，控制承載臺(tái)升降組件下降從而使得樣品臺(tái)上的晶片落在轉(zhuǎn)移葉片，即陶瓷窗下方5.2厘米處，裝載完畢后轉(zhuǎn)移葉片通過(guò)矩形閥241縮回自動(dòng)傳片室24中，矩形閥241關(guān)閉。淀積前從自動(dòng)傳片室中取新晶片放入工藝室的過(guò)程與此相反。所述的真空系統(tǒng)25為工藝室、氣路系統(tǒng)、傳片系統(tǒng)提供高的本底真空度、適當(dāng)?shù)某闅馑俾屎头磻?yīng)壓力，由渦輪分子泵252、無(wú)油真空泵254、全量程真空計(jì)256、板閥251、隔離閥255、電磁閥253、管路和傳片系統(tǒng)預(yù)真空室和氣路系統(tǒng)257組成，其本底真空度應(yīng)達(dá)到1X10—s帕，工藝動(dòng)態(tài)真空在1X1(^到10帕范圍內(nèi)。真空測(cè)量系統(tǒng)256采用熱偶規(guī)和電離規(guī)結(jié)合的方法測(cè)量反應(yīng)室的真空度，測(cè)量范圍為10—5帕到10帕。所述的氣路系統(tǒng)26完成工藝設(shè)備所需的工作氣體、反應(yīng)氣體和清洗氣體的輸入、測(cè)量和控制。氣路系統(tǒng)共設(shè)6路氣路，分別由反應(yīng)氣體源301、減壓閥302、壓力顯示310、電磁閥303、電磁閥305、電磁閥306、電磁闊308和電磁閥311、質(zhì)量流量控制器304、混氣罐307、清洗氣體源309和不銹鋼管路等部分組成，如圖2所示。薄膜淀積前，氣源301中的反應(yīng)氣體經(jīng)解壓閥302解壓后，由質(zhì)量流量計(jì)304控制進(jìn)入混氣罐307中，氣路節(jié)點(diǎn)的壓力由壓力顯示器310讀出，此時(shí)電磁閥303和電磁閥305打開(kāi)，電磁閥306、電磁閥311和電磁閥308關(guān)閉。淀積時(shí)打開(kāi)電磁閥308即可。氣源309為清洗氣體源，打開(kāi)電磁閥311并關(guān)閉其它氣源即可對(duì)氣路進(jìn)行清洗。其它氣源及其相應(yīng)氣路與上述氣源301及其相應(yīng)氣路控制方式相同。所述的微機(jī)控制系統(tǒng)27采用上/下位機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)控制方式。由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)控制方式將控制任務(wù)分配給不同的控制單元，微機(jī)與控制單元通過(guò)RS485接口實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)選用研華IPC-6811工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，控制板采用RS-485接口板構(gòu)成。控制系統(tǒng)軟件平臺(tái)采用Windows98，控制軟件采用VB開(kāi)發(fā)的可視化圖形界面。本發(fā)明利用所述電子回旋共振等離子設(shè)備進(jìn)行化學(xué)汽相淀積氮化硅薄膜的過(guò)程如圖3所示，根據(jù)設(shè)定參數(shù)的不同，本發(fā)明可列舉如下不同實(shí)施例實(shí)施例1本發(fā)明選用基片為①150mm的p(100)單晶硅片作為襯底。第一步，清洗襯底并放入工藝室。將硅片浸入4:1的H2S04:H202溶液清洗10分鐘，溫度為90°C;去離子水清洗5分鐘，包括6次循環(huán)；將硅片浸入5:1:1的H20:H202:HC1溶液中清洗10分鐘，溫度為70'C;去離子水清洗5分鐘，包括6次循環(huán)；將硅片浸泡在50:1的HF溶液中15到30秒；去離子水清洗5分鐘，包括6次循環(huán)；氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下的旋轉(zhuǎn)甩干處理，280秒去離子水清洗，120秒旋轉(zhuǎn)甩干，并將清洗后的襯底放入工藝室的樣品臺(tái)上。第二步，對(duì)工藝室抽真空。開(kāi)啟真空泵和相應(yīng)閥門，對(duì)工藝室抽真空，使得淀積前腔室23本底真空被抽到1X10-5Pao第三步，設(shè)定工藝條件。1.硅源氣體的流量50標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘；2.氧化源氣體的流量50標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘；3.淀積溫度設(shè)定為IO(TC;4.工藝室的壓力設(shè)定為1Pa;5.樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)速率為60轉(zhuǎn)每分鐘；6.微波功率為IOOOW。第四步，通入混合工藝氣體。關(guān)閉混氣罐與工藝室連接處的電磁閥，分別打開(kāi)各氣源通往混氣罐氣路分支上的電磁閥和流量計(jì)，使硅源氣體與氧化源氣體同時(shí)流入混氣罐中混合5秒以上后，此時(shí)打開(kāi)電磁閥308，將混合氣體通入在工藝室23。第五步，在襯底上淀積氧化硅薄膜。開(kāi)啟微波源，將微波能量饋送到ECR等離子體源中，利用電子回旋共振效應(yīng)吸收的微波源能量對(duì)混合后的硅源氣體和氮化源氣體進(jìn)行分解，并將電離分解后所產(chǎn)生的活性帶電粒子通過(guò)永磁磁場(chǎng)的作用輸運(yùn)到襯底表面，控制微波放電時(shí)間在10秒可淀積出厚度為400埃的氧化硅膜。第五步，凈化工藝室。當(dāng)?shù)矸e完成后，關(guān)閉源氣體，通入氮?dú)鈱?duì)管道和工藝室23進(jìn)行凈化。實(shí)施例2本發(fā)明選用基片為①150mm的p(100)單晶硅片作為襯底。第一步，清洗襯底并放入工藝室。將硅片浸入4:1的H2S04:H202溶液清洗10分鐘，溫度為9(TC;去離子水清洗5分鐘，包括6次循環(huán)；將硅片浸入5:1:1的H20:H202:HC1溶液中清洗10分鐘，溫度為70°C;去離子水清洗5分鐘，包括6次循環(huán)；將硅片浸泡在50:1的HF溶液中15到30秒；去離子水清洗5分鐘，包括6次循環(huán)；氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下的旋轉(zhuǎn)甩干處理，280秒去離子水清洗，120秒旋轉(zhuǎn)甩干，并將清洗后的襯底放入工藝室的樣品臺(tái)上。第二步，對(duì)工藝室抽真空。開(kāi)啟真空泵和相應(yīng)閥門，對(duì)工藝室抽真空，使得淀積前腔室23本底真空被抽到1X10-5Pa。第三步，設(shè)定工藝條件。1.硅源氣體流量6標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘；2.氧化源氣體的流量120標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘；3.淀積溫度設(shè)定為4(TC;4.工藝室的壓力設(shè)定為2Pa;5.樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)速率為60轉(zhuǎn)每分鐘；6.微波功率為3000W，放電時(shí)間為10秒。第三步，通入混合工藝氣體。關(guān)閉混氣罐與工藝室連接處的電磁閥，分別打開(kāi)各氣源通往混氣罐氣路分支上的電磁閥和流量計(jì)，使硅源氣體與氧化源氣體同時(shí)流入混氣罐中混合5秒以上后，此時(shí)打開(kāi)電磁闊308，將混合氣體通入在工藝室23。第四步，在襯底上淀積氧化硅薄膜。開(kāi)啟微波源，將微波能量饋送到ECR等離子體源中，利用電子回旋共振效應(yīng)吸收的微波源能量對(duì)混合后的硅源氣體和氮化源氣體進(jìn)行分解，并將電離分解后所產(chǎn)生的活性帶電粒子通過(guò)永磁磁場(chǎng)的作用輸運(yùn)到襯底表面，控制微波放電時(shí)間在10秒可淀積出厚度為IOO埃的氧化硅膜。第五步，凈化工藝室。當(dāng)?shù)矸e完成后，關(guān)閉源氣體，通入氮?dú)鈱?duì)管道和工藝室23進(jìn)行凈化。實(shí)施例3本發(fā)明選用基片為①150mm的p(100)單晶硅片作為襯底。第一步，清洗襯底并放入工藝室。將硅片浸入4:1的H2SO4:H2O2溶液清洗10分鐘，溫度為9(TC;去離子水清洗5分鐘，包括6次循環(huán)；將硅片浸入5:1:1的H20:H202:HC1溶液中清洗10分鐘，溫度為70'C;去離子水清洗5分鐘，包括6次循環(huán)；將硅片浸泡在50:1的HF溶液中15到30秒；去離子水清洗5分鐘，包括6次循環(huán)；氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下的旋轉(zhuǎn)甩干處理，280秒去離子水清洗，120秒旋轉(zhuǎn)甩干，并將清洗后的襯底放入工藝室的樣品臺(tái)上。第二步，對(duì)工藝室抽真空。開(kāi)啟真空泵和相應(yīng)閥門，對(duì)工藝室抽真空，使得淀積前腔室23本底真空被抽到1X10-5Pa。第三步，設(shè)定工藝條件。1.硅源氣體流量5標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘；92.氧化源氣體的流量150標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘；3.淀積溫度設(shè)定為室溫；4.工藝室的壓力設(shè)定為4Pa;5.樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)速率為60轉(zhuǎn)每分鐘；6.微波功率為3500W，放電時(shí)間為10秒。第四步，通入混合工藝氣體。關(guān)閉混氣罐與工藝室連接處的電磁闊，分別打開(kāi)各氣源通往混氣罐氣路分支上的電磁閥和流量計(jì)，使硅源氣體與氧化源氣體同時(shí)流入混氣罐中混合5秒以上后，此時(shí)打開(kāi)電磁閥308，將混合氣體通入在工藝室23。第五步，在襯底上淀積氧化硅薄膜。開(kāi)啟微波源，將微波能量饋送到ECR等離子體源中，利用電子回旋共振效應(yīng)吸收的微波源能量對(duì)混合后的硅源氣體和氮化源氣體進(jìn)行分解，并將電離分解后所產(chǎn)生的活性帶電粒子通過(guò)永磁磁場(chǎng)的作用輸運(yùn)到襯底表面，控制微波放電時(shí)間在10秒可淀積出厚度為120埃的氧化硅膜。第六步，凈化工藝室。當(dāng)?shù)矸e完成后，關(guān)閉源氣體，通入氮?dú)鈱?duì)管道和工藝室23進(jìn)行凈化。用本發(fā)明方法制作的薄膜的性能可通過(guò)以下測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明。測(cè)試l圖4示出了氧化硅薄膜的C-V特性曲線。計(jì)算結(jié)果表明，氧化層電容約為600皮法，平帶電壓約為負(fù)0.5伏，介電常數(shù)約為3.2，表面態(tài)密度約為3.6X10^cm^eV—1，該結(jié)果比其他CVD方法淀積薄膜的表面態(tài)密度和介電常數(shù)低。測(cè)試2圖5示出了氧化硅薄膜的紅外光譜圖。NEXUS750紅外光譜儀的儀器條件為掃描次數(shù)32次，分辨率4cm"，測(cè)試波數(shù)范圍4000cm"400cm"。從圖5中可以看出，在波數(shù)為1050cm"處出現(xiàn)Si-O-Si伸縮振動(dòng)寬強(qiáng)吸收，從而驗(yàn)證了淀積薄膜為氧化硅膜。由于H在薄膜中主要以Si-H和N-H形式存在，而在儀器檢測(cè)靈敏度和檢測(cè)限內(nèi)，未檢測(cè)到明顯的2160cm"波數(shù)附近的Si-H和3340cm"波數(shù)附近的N-H吸收峰，因此淀積的氧化硅薄膜中H的含量較低。測(cè)試3圖6示出了淀積速率隨氣體流量比的變化關(guān)系?？梢?jiàn)，薄膜淀積速率在氣體流量比較小的條件下較大，并且隨著氣體流量比的增大，氧化硅薄膜淀積速率下降。圖7示出了淀積速率隨微波功率的變化關(guān)系。可見(jiàn)，隨著微波功率的增大，薄膜淀積速率上升。在微波功率為2500W時(shí)，氧化硅薄膜的淀積速率接近270nm/min。測(cè)試4圖8示出了介電常數(shù)隨氣體流量比的變化關(guān)系?？梢?jiàn)，隨著氣體流量比的增大，氧化硅薄膜的介電常數(shù)下降。圖9示出了淀積速率隨微波功率的變化關(guān)系?？梢?jiàn)，隨著微波功率的增大，氧化硅薄膜的介電常數(shù)下降。在微波功率為2500W時(shí)，氧化硅薄膜的介電常數(shù)接近3.2。測(cè)試5表1列出了同一晶片上不同位置處的氧化硅膜厚度。使用AUTOEL-IV型橢圓儀分別測(cè)量出6英寸晶片上圓心、半徑上四點(diǎn)和1/2半徑處四點(diǎn)薄膜的厚度。得到膜厚平均值為103nm，膜厚標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.4，計(jì)算得到薄膜片內(nèi)均勻性為96%。表l氧化硅薄膜厚度片內(nèi)均勻性<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表2列出了不同批次制作的氧化硅薄膜的平均厚度。計(jì)算得到重復(fù)性約為97%。以上測(cè)試可見(jiàn)，用本發(fā)明方法可以在IO(TC以下的低溫下淀積氧化硅薄膜，從測(cè)試1和測(cè)試4可見(jiàn)，淀積的氧化硅膜介電常數(shù)較低，接近3.2。從測(cè)試2可見(jiàn)，氧化硅薄膜幾乎不含氫。從測(cè)試3可見(jiàn)，氧化硅薄膜的淀積速率較高，可達(dá)到270nm/min。從測(cè)試5可見(jiàn)，6英寸硅圓片內(nèi)均勻性和重復(fù)性優(yōu)于95%，可滿足集成電路對(duì)互連介質(zhì)性能的要求。表2氧化硅薄膜厚度重復(fù)性<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求1.一種低介電常數(shù)氧化硅薄膜的化學(xué)氣相淀積方法，包括如下過(guò)程(1)清洗晶片襯底，并放入工藝室；(2)工藝室抽真空；(3)設(shè)定如下工藝條件后，將混氣罐中的工藝氣體通入工藝室，開(kāi)啟微波源，將微波能量饋送到ECR等離子體源中，產(chǎn)生等離子體，并按已設(shè)定工藝條件淀積氧化硅膜硅源氣體流量5～50標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘；氧化源氣體流量50～150標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘；工藝室壓力1.0帕～4.0帕；微波功率1000瓦～3500瓦；淀積溫度室溫～100℃；襯底轉(zhuǎn)動(dòng)速率60轉(zhuǎn)/每分鐘。2.—種低介電常數(shù)氧化硅薄膜的化學(xué)氣相淀積方法，包括如下過(guò)程-(1)清洗晶片襯底，并放入工藝室；(2)工藝室抽真空；(3)設(shè)定如下工藝條件后，將混氣罐中的工藝氣體通入工藝室，開(kāi)啟微波源，將微波能量饋送到ECR等離子體源中，產(chǎn)生等離子體，并按已設(shè)定工藝條件淀積氧化硅膜硅源氣體流量6標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘；氧化源氣體流量120標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘；工藝室壓力2帕；微波功率3000瓦；淀積溫度4(TC;襯底勻速轉(zhuǎn)動(dòng)速率60轉(zhuǎn)/每分鐘。3.根據(jù)權(quán)利要求l、2所述的方法，其中硅源氣體選為以Ar氣作為載氣稀釋的SiH4;氧化源氣體選為N20。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的方法，其中將硅源氣體與氧化源氣體相混合的過(guò)程是關(guān)閉混氣罐與工藝室連接處的電磁閥；分別打開(kāi)各氣源通往混氣罐氣路分支上的電磁閥和流量計(jì)，使硅源氣體與氧化源氣體同時(shí)流入混氣罐中混合5秒以上。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)一種低介電常數(shù)氧化硅薄膜的化學(xué)氣相淀積方法，該氮化硅薄膜生長(zhǎng)在位于淀積室中的襯底上。其過(guò)程包括將襯底清洗后放在工藝室中；對(duì)工藝室抽真空；設(shè)定工藝條件；將硅源氣體與氧化源氣體先混合后再通入工藝室，利用電子回旋共振效應(yīng)產(chǎn)生等離子體，并在襯底上淀積氧化硅薄膜，該工藝條件是硅源氣體流量為5～50標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘，氧化源氣體流量為50～150標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘；工藝室壓力為1.0帕～4.0帕；微波功率為1000瓦～3500瓦；襯底溫度為室溫～100℃；襯底轉(zhuǎn)動(dòng)速率為60轉(zhuǎn)/每分鐘。本發(fā)明在100℃以下低溫下均勻淀積介電常數(shù)接近3.2的氧化硅薄膜，具有介電常數(shù)低，淀積速率高、工藝溫度低、大面積均勻的優(yōu)點(diǎn)，可用于集成電路互連介質(zhì)或某些光學(xué)器件材料的制作。文檔編號(hào)C23C16/52GK101109078SQ200710018520公開(kāi)日2008年1月23日申請(qǐng)日期2007年8月21日優(yōu)先權(quán)日2007年8月21日發(fā)明者付俊興,吳振宇,李躍進(jìn),楊銀堂,汪家友申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)