二氧化硅薄膜的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種二氧化硅薄膜的制備方法。
【背景技術】
[0002] 微機電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)是一種先進的制造技術 平臺。它是以半導體制造技術為基礎發(fā)展起來的。在MEMS制造中，由于壓應力薄膜易使得 MEMS結構層發(fā)生形變甚至褶皺，造成器件失效，因此在MEMS制造過程中許多器件要求二氧 化硅薄膜具有一定的張應力。但是常規(guī)工藝生長出來的二氧化硅薄膜一般呈現(xiàn)為壓應力， 數(shù)值一般在-20~_300MPa之間。在MEMS制造中，雖然目前可以通過改變薄膜的制備條件 來獲得張應力的二氧化硅薄膜，但是這種薄膜非常不穩(wěn)定，會在一段時間后緩慢恢復到壓 應力，并且極易受到后續(xù)工藝溫度等因素的影響。

【發(fā)明內容】

[0003] 基于此，有必要針對上述問題，提供一種可以保持二氧化硅薄膜為張應力的二氧 化硅薄膜的制備方法。
[0004] 一種二氧化硅薄膜的制備方法，包括步驟：提供襯底；在所述襯底表面利用等離 子體增強化學氣相淀積方法形成具有張應力的二氧化硅薄膜；對所述具有張應力的二氧化 硅薄膜進行P型離子注入摻雜；對進行P型離子注入摻雜后的具有張應力二氧化硅薄膜進 行退火。
[0005] 在其中一個實施例中，所述在所述襯底表面利用等離子體增強化學氣相淀積方法 形成具有張應力的二氧化硅薄膜的步驟中的反應氣體為硅烷和氧源。
[0006] 在其中一個實施例中，所述在所述襯底表面利用等離子體增強化學氣相淀積方法 形成具有張應力的二氧化硅薄膜的步驟中反應溫度為250~350攝氏度。
[0007] 在其中一個實施例中，所述在所述襯底表面利用等離子體增強化學氣相淀積方法 形成具有張應力的二氧化硅薄膜的步驟中反應功率為0. 1~0. 5千瓦。
[0008] 在其中一個實施例中，所述??圭燒的流量為0. 3~0. 5標況毫升每分鐘。
[0009] 在其中一個實施例中，所述對所述具有張應力的二氧化硅薄膜進行P型離子注入 摻雜的步驟中，所述P型離子的注入劑量為I X IO14~5Χ IO15每平方厘米。
[0010] 在其中一個實施例中，所述對所述具有張應力的二氧化硅薄膜進行P型離子注入 摻雜的步驟中，所述P型離子的注入劑量為IX 1〇14~IX 1〇15每平方厘米。
[0011] 在其中一個實施例中，所述對所述具有張應力的二氧化硅薄膜進行P型離子注入 摻雜的步驟中，所述P型離子注入能量為10~30千電子伏特。
[0012] 在其中一個實施例中，在其中一個實施例中，所述對進行P型離子注入摻雜后的 具有張應力二氧化硅薄膜進行退火的步驟中，退火溫度為780~820攝氏度。
[0013] 在其中一個實施例中，所述對進行P型離子注入摻雜后的具有張應力二氧化硅薄 膜進行退火的步驟中，退火時間為1~4小時。
[0014] 上述二氧化硅薄膜的制備方法，先利用等離子體增強化學氣相淀積方法形成具有 張應力的二氧化硅薄膜，并進一步進行P型離子注入摻雜以及退火，能夠獲得較為穩(wěn)定的 具有張應力的二氧化硅薄膜，有效減緩二氧化硅薄膜由張應力變?yōu)閴簯Φ内厔?，并使?在一定時間內保持為張應力，從而避免出現(xiàn)由于壓應力薄膜造成器件不平整等帶來的器件 失效的問題。
【附圖說明】
[0015] 圖1為一實施例中的二氧化硅薄膜的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0016] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0017] 如圖1所示為一實施例中的二氧化硅薄膜的制備方法，包括以下步驟。
[0018] S110,提供襯底。
[0019] S120,在襯底表面形成具有張應力的二氧化硅薄膜。
[0020] 在本實施例中，采用等離子體增強化學氣相淀積的方法形成具有張應力的二氧化 硅薄膜。使用硅烷（SiH4)與氧源作為反應氣體在襯底表面淀積形成具有張應力的薄膜。 在本實施例中，氧源為一氧化二氮（N20,又稱笑氣）。具體地，將硅烷的流量控制在0. 3~ 0. 5sccm(標況毫升每分鐘）。反應溫度為250~350°C，反應功率則為0. 1~0. 5KW。在本 實施例中，硅烷的流量為0. 4SCCm，淀積溫度控制為300°C，功率則為0. 27KW。通過調整硅烷 的流量以及淀積時的高頻來獲得具有張應力的二氧化硅薄膜（PESiO2)。
[0021] S130,進行P型離子注入摻雜。
[0022] 對S120中形成的具有張應力的二氧化硅薄膜進行P型離子注入摻雜，以得到相對 穩(wěn)定的具有張應力的二氧化硅薄膜。具體地，在進行P型離子注入摻雜過程中，P型離子的 注入劑量為IX 1〇14~5X IO15Cm2，注入能量應小于30KEV。在另一實施例中，P型離子的注 入劑量為2X10 14~5X1015cm2,注入能量為10~30KEV。在一優(yōu)選的實施例中，P型離子 的注入劑量為IX 1〇14~IX l〇15cm2。在本實施例中，P型離子注入劑量為4X IO14Cm2，注入 能量為10KEV。通過進行低能P型離子注入摻雜，可以使得制備的二氧化硅薄膜具有為理想 的張應力。同時，注入能量不宜過低，否則注入機臺的束流將無法引出。
[0023] S140,退火。
[0024] 對進行P型離子注入摻雜后的二氧化硅薄膜進行退火。退火設備可以為高溫爐 管，可以為其他本領域技術人員習知的其他高溫退火設備。具體地，退火溫度為780~ 820°C，退火時間為1~4h。在其他的實施例中，退火時間為0. 5~2h。在本實施例中，對二 氧化硅薄膜進行退火的溫度為800°C，時間為2h，且置于氮氣環(huán)境中。通過進行高溫退火， 可以使得制備得到的二氧化硅薄膜具有較高且相對穩(wěn)定的張應力。
[0025] 為更好的對本方法的效果進行說明，下面通過分片實驗的結果來對通過本方法制 備獲得的二氧化硅薄膜的性能做進一步證明。表1中，代表執(zhí)行了該步驟，即#1為未 經(jīng)過步驟S130和S140制備得到的二氧化硅薄膜；#2為未經(jīng)過步驟S140制備得到的二氧 化硅薄膜；#3和#4均為采用本方法制備得到的二氧化硅薄膜；#5為僅執(zhí)行步驟S110、S120 以及S140得到的二氧化硅薄膜。由表1可知，#1和#2制備得到的二氧化硅薄膜的張應力 在短期內迅速變?yōu)閴簯?。?5則因未進行步驟S130 (即未進行低能P型離子注入摻雜） 使得退火后張應力降低5MPA左右，且其張應力隨著放置時間也減小得較快。而通過本方法 制備得到的#3和#4在退火后薄膜的張應力提高了 5MPA左右，且在放置三周后雖然薄膜張 應力有所減小，但是仍舊保持了較大張應力。
[0026] 表1 :分片試驗結果對比表
[0028] 上述二氧化硅薄膜的制備方法，先利用等離子體增強化學氣相淀積方法形成具有 張應力的二氧化硅薄膜，并進一步進行P型離子注入摻雜以及退火，能夠獲得較為穩(wěn)定的 具有張應力的二氧化硅薄膜，有效減緩二氧化硅薄膜由張應力變?yōu)閴簯Φ内厔?，并使?在一定時間內保持為張應力，從而避免出現(xiàn)由于壓應力薄膜造成器件由于不平整等帶來的 器件失效的問題。同時，通過等離子增強化學氣相淀積方法形成具有張應力的二氧化硅薄 膜，薄膜的生長時間縮短，生產(chǎn)效率提高，有利于大批量生產(chǎn)。并且，在二氧化硅薄膜的制備 過程中，薄膜為單面生長，有利于雙面工藝的制備。
[0029] 以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保 護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1. 一種二氧化硅薄膜的制備方法，包括步驟： 提供襯底； 在所述襯底表面利用等離子體增強化學氣相淀積方法形成具有張應力的二氧化硅薄 膜； 對所述具有張應力的二氧化硅薄膜進行P型離子注入摻雜； 對進行P型離子注入摻雜后的具有張應力二氧化硅薄膜進行退火。2. 根據(jù)權利要求1所述的二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于，所述在所述襯底表 面利用等離子體增強化學氣相淀積方法形成具有張應力的二氧化硅薄膜的步驟中的反應 氣體為硅烷和氧源。3. 根據(jù)權利要求2所述的二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于，所述在所述襯底表 面利用等離子體增強化學氣相淀積方法形成具有張應力的二氧化硅薄膜的步驟中反應溫 度為250~350攝氏度。4. 根據(jù)權利要求2所述的二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于，所述在所述襯底表 面利用等離子體增強化學氣相淀積方法形成具有張應力的二氧化硅薄膜的步驟中反應功 率為0. 1~0. 5千瓦。5. 根據(jù)權利要求2所述的二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于，所述硅烷的流量為 0. 3~0. 5標況毫升每分鐘。6. 根據(jù)權利要求1所述的二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于，所述對所述具有 張應力的二氧化硅薄膜進行P型離子注入摻雜的步驟中，所述P型離子的注入劑量為 1 X 1014~5 X 1015每平方厘米。7. 根據(jù)權利要求6所述的二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于，所述對所述具有 張應力的二氧化硅薄膜進行P型離子注入摻雜的步驟中，所述P型離子的注入劑量為 1X10 14~1X1015每平方厘米。8. 根據(jù)權利要求1所述的二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于，所述對所述具有張 應力的二氧化硅薄膜進行P型離子注入摻雜的步驟中，所述P型離子注入能量為10~30 千電子伏特。9. 根據(jù)權利要求1所述的二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于，所述對進行P型離子 注入摻雜后的具有張應力二氧化硅薄膜進行退火的步驟中，退火溫度為780~820攝氏度。10. 根據(jù)權利要求1所述的二氧化硅薄膜的制備方法，其特征在于，所述對進行P型離 子注入摻雜后的具有張應力二氧化硅薄膜進行退火的步驟中，退火時間為1~4小時。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二氧化硅薄膜的制備方法，包括步驟：提供襯底；在所述襯底表面利用等離子體增強化學氣相淀積方法形成具有張應力的二氧化硅薄膜；對所述具有張應力的二氧化硅薄膜進行P型離子注入摻雜；對進行P型離子注入摻雜后的具有張應力二氧化硅薄膜進行退火。上述二氧化硅薄膜的制備方法，先利用等離子體增強化學氣相淀積方法形成具有張應力的二氧化硅薄膜，并進一步進行P型離子注入摻雜以及退火，能夠獲得較為穩(wěn)定的具有張應力的二氧化硅薄膜，有效減緩二氧化硅薄膜由張應力變?yōu)閴簯Φ内厔?，并使其在一定時間內保持為張應力，從而避免出現(xiàn)由于壓應力薄膜造成器件不平整等帶來的器件失效的問題。
【IPC分類】B81C1/00, C23C16/40, C23C16/513, C23C16/56
【公開號】CN105621347
【申請?zhí)枴緾N201410607222
【發(fā)明人】周國平, 夏長奉
【申請人】無錫華潤上華半導體有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月31日