專利名稱：熱壁密裝低溫低壓淀積二氧化硅薄膜技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于集成電路制作過程中的二氧化硅薄膜的淀積技術(shù)。
二氧化硅薄膜應(yīng)用于集成電路制造過程中作為絕緣介質(zhì)或鈍化層。早期的化學(xué)蒸汽淀積二氧化硅薄膜反應(yīng)溫度高達(dá)700～800℃，這樣高溫下淀積薄膜限制了薄膜的應(yīng)用。等離子增強(qiáng)的化學(xué)蒸汽淀積方法雖然使淀積溫度下降到450℃左右，但是用這種方法雖然得到的二氧化硅薄膜臺階復(fù)蓋性較差，實際應(yīng)用效果不夠滿意。近年來利用臭氧在450℃低溫條件下制得的二氧化硅薄膜臺階復(fù)蓋性能較好，但是還存在填充深孔能力不佳及二氧化硅薄膜中含有羥基。而且現(xiàn)有技術(shù)是在冷壁裝置中進(jìn)行，一般是單片淀積，因此爐產(chǎn)量較低。
本發(fā)明的目的是尋求一種低溫低壓、生產(chǎn)效率高且質(zhì)量好的二氧化硅薄膜的淀積方法。
本發(fā)明用正硅酸酯和臭氧作用制備二氧化硅薄膜，將要淀積薄膜的硅片每兩片淀積面向外迭合或單片間隙3～30mm平行排列在反應(yīng)管內(nèi)，硅片平面垂直于反應(yīng)體系內(nèi)氣流方向而且與反應(yīng)管主軸垂直，反應(yīng)管置入加熱爐內(nèi)，將正硅酸酯蒸汽和臭氧引入反應(yīng)體系內(nèi)，反應(yīng)溫度150～550℃，是將反應(yīng)管置入加熱爐，使管內(nèi)反應(yīng)體系達(dá)到該溫度，反應(yīng)管壁為熱壁。正硅酸酯蒸汽和臭氧引入反應(yīng)管內(nèi)的氣體壓力為10～105帕。硅片的密集排列是將硅片每兩片淀積面向外迭合，然后間隔3～30mm層層平行排列，也可以單片間隔3～30mm層層平行排列。硅片的平面垂直體系內(nèi)汽流方向即反應(yīng)管的主軸，這是因為體系內(nèi)氣流方向是與反應(yīng)管主軸平行的。正硅酸酯蒸汽和臭氧是從反應(yīng)管的一端引入，正硅酸酯和臭氧的量根據(jù)沉積的硅片量而定，一般正硅酸酯以每小時消耗2～10ml液體的速度汽化引入，含臭氧的氧氣流量為0.5～10標(biāo)準(zhǔn)升/每分鐘，調(diào)節(jié)氣體壓力在10～103帕范圍即可。淀積的時間可視二氧化硅薄膜厚度而定，少則0.5小時左右，多則3小時左右。本發(fā)明薄膜的淀積速率可在0～200mm/h范圍，可通過調(diào)節(jié)體系壓力，溫度，反應(yīng)管內(nèi)裝入二氧化硅片的多少而決定淀積速率，一般溫度高、壓力大、淀積速率快，反之則慢。
本發(fā)明引入的硅源除了正硅酸酯外，還可以是正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，正硅酸丙酯和正硅酸丁酯，它們都可以同樣汽化并與臭氧一起引入反應(yīng)體系，實際使用時可視來源方便與否，價格等情況任意選擇一種或者是它們中任意種類的混合物。
本發(fā)明的技術(shù)，一次淀積反應(yīng)體系內(nèi)可裝片5～150片，可根據(jù)需要而定。由于硅片是兩片或單片間隔排列，正硅酸酯蒸汽和臭氧均勻混合進(jìn)入體系，反應(yīng)管置于加熱爐內(nèi)，淀積時間一致，反應(yīng)條件一致，淀積的硅片質(zhì)量均一，十分有利于集成電路的制作。
如果在反應(yīng)體系中摻入5～25%磷酸酯或硼酸酯為輔助原料，則可得到摻磷的二氧化硅薄膜，即磷硅玻璃，或得到摻硼的二氧化硅薄膜，即硼硅玻璃，若同時摻入磷酸酯和硼酸酯，則又可得到摻磷硼的二氧化硅薄膜，即硼磷硅玻璃，它們摻入方式與正硅酸酯一樣，以蒸汽形式與正硅酸酯，臭氧一同引入反應(yīng)體系。
反應(yīng)體系中原料臭氧可以由直流或交流高壓放電產(chǎn)生，或者直流、交流、射頻、微波等離子體激勵氧氣及氧原子，反應(yīng)過程中可以用少量氧氣、氮氣或隋性氣體作為攜帶氣體或稀釋氣體。
用本發(fā)明技術(shù)淀積得到的二氧化硅薄膜經(jīng)橢圓偏振儀和付里葉紅外光譜測定，表明得到質(zhì)量良好的二氧化硅薄膜。
本發(fā)明是一種熱壁密集裝片低壓化學(xué)蒸汽淀積方法淀積二氧化硅薄膜，它能有效地克服現(xiàn)有技術(shù)中用二氧化硅薄膜填充深孔時出現(xiàn)洞情況，減少了羥基的含量，改善了二氧化硅薄膜的質(zhì)量。由于熱壁一次反應(yīng)裝片可達(dá)150片，所以大大提高了生產(chǎn)效率，穩(wěn)定了批量生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明采用低壓，使體系內(nèi)氣體分子平均自由經(jīng)增大，加快分子擴(kuò)散，易使深孔的底部淀積能夠均勻充填，且低壓下有利于羥基的脫水反應(yīng)，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
實施例把硅片24片，每兩片淀積面向外迭合插在石英舟的凹糟中，使硅片表面基本垂直氣流方向，每兩片硅片之間距為2～20mm，裝片完畢后把石英舟推入石英反應(yīng)管中，保持爐溫在400～450℃。正硅酸四乙酯以每小時消耗2～10ml液體的速度以汽化的蒸汽輸入，含臭氧的氧氣流量為0.5～10ml標(biāo)準(zhǔn)升/每分鐘(即slm)的流速輸入，氧氣中含臭氧的濃度為5～15%，反應(yīng)管中總氣壓保持在0.5～5Torr，二氧化硅薄膜的淀積速率是10～200nm/h。
權(quán)利要求
1.一種用正硅酸酯和臭氧作用制備二氧化硅薄膜的技術(shù)，其特征在于將要淀積薄膜的硅片每兩片淀積面向外迭合或單片間隙3～30mm層層平行排列在反應(yīng)管內(nèi)，硅片平面垂直于反應(yīng)體系內(nèi)氣流方向且與反應(yīng)管主軸垂直，將正硅酸酯蒸汽和臭氧引入反應(yīng)體系內(nèi)，反應(yīng)管置入加熱爐，反應(yīng)溫度150～550℃，氣體壓力10～103帕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用正硅酸酯和臭氧作用制備二氧化硅薄膜的技術(shù)，其特征在于正硅酸酯可以是正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯的單一成份或者是它們的混合物作為硅原子引入的氣體原料，也可以用氮氣或其它隋性氣體攜帶正硅酸酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用正硅酸酯和臭氧作用制備二氧化硅薄膜的技術(shù)，其特征在于反應(yīng)管內(nèi)每次裝片可以5～150片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用正硅酸酯和臭氧作用制備二氧化硅薄膜的技術(shù)，其特征在于反應(yīng)體系中還可以摻入磷酸酯或硼酸酯為輔助原料，也可以同時摻入磷酸酯和硼酸酯為輔助原料。
全文摘要
一種低溫低壓熱壁密裝淀積二氧化硅薄膜的技術(shù)。現(xiàn)有技術(shù)淀積的二氧化硅薄膜臺階覆蓋性較差，填充深孔能力不佳，爐產(chǎn)量較低。本發(fā)明用臭氧和正硅酸酯為原料，反應(yīng)溫度150～550℃，氣體壓力10—10
文檔編號H01L21/31GK1104264SQ94112298
公開日1995年6月28日 申請日期1994年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月2日
發(fā)明者王季陶, 解勝啟 申請人:復(fù)旦大學(xué)