[发明专利]一种原子层沉积设备以及方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造工艺技术领域，涉及一种原子层沉积设备以及方法。

背景技术

在半导体集成电路工业中，随着半导体器件集成度的持续增加以及与这些器件相关的临界尺寸的持续减小，很多新的材料和工艺被运用到器件制造工艺中。比如，在浅沟槽隔离(STI)的填充过程中，传统的HDP技术已经无法运用，填充过程中容易出现大的空洞，从而影响到器件的性能。目前的填充工艺技术中，普遍采用原子层沉积设备(AtomicLayerDeposition；ALD)先淀积一层薄的二氧化硅，然后采用HARP工艺进行后续填充，从而防止STI的填充不产生空洞现象，提高器件的性能。采用原子层沉积技术淀积二氧化硅层可以通过控制反应周期数简单精确地控制薄膜的厚度，形成达到原子层厚度精度的薄膜；其生长的薄膜没有针孔、均匀、且对薄膜图形的保形性极好。

然而，采用原子层沉积技术淀积薄膜时，由于原子层沉积设备本身的缺陷，反应气体会从硅片的上表面流动至硅片的背面，从而导致在硅片背面也会淀积一层二氧化硅薄膜，而且硅片背面的二氧化硅薄膜均匀性较差，硅片背面存在的不均匀二氧化硅薄膜会导致后续的光刻工艺无法对准，从而影响光刻工艺的进行。

当前，为了解决该问题，通常做法是在硅片背面形成不均匀二氧化硅薄膜后，增加一道背清洗工艺，把硅片背面的多余二氧化硅薄膜去除。但由于硅片背面生长的二氧化硅薄膜的厚度无法控制，从而导致背清洗的工艺时间也无法控制，背清洗工艺时间过长，会把硅片表面的介质膜也清洗掉；背清洗时间过短，又不能把硅片背面多余的二氧化硅薄膜去除干净，无法达到理想的清洗效果。

因此，本领域技术人员亟需提供一种原子层沉积设备以及方法，以去除硅片背面不均匀二氧化硅薄膜，提高器件性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种原子层沉积设备以及方法，以去除硅片背面不均匀二氧化硅薄膜，提高器件性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种原子层沉积设备，用于将硅片固定于淀积腔中进行沉积工艺，包括：基座，设于硅片下方，所述基座上具有多个用于承载硅片的支撑件，所述硅片的下表面与基座的上表面具有预设间距；加热座，设于所述基座的上表面，用于对所述基座与硅片之间的气体进行加热；气体供应管道，自底部贯通所述基座向硅片背面输送气体，所述气体供应管道上具有用于控制所述气体供应管道启闭的控制阀；等离子体管道，自底部贯通所述基座向硅片背面输送等离子体，所述等离子体管道上具有用于控制所述等离子体管道启闭的控制阀；以及，真空泵，与所述淀积腔连通，用于将所述淀积腔内的气体抽离所述淀积腔。

优选的，所述气体供应管道为多个，均匀分布于所述基座的圆周方向。

优选的，所述气体供应管道上具有气体流量调节器，用于调节所述气体供应管道输送的气体流量大小。

优选的，所述等离子体管道为多个，均匀分布于所述基座的圆周方向。

优选的，所述等离子体管道上具有等离子体流量调节器，用于调节所述等离子体管道输送的等离子体流量大小。

本发明还提供一种采用上述原子层沉积设备进行的原子层沉积方法，包括以下步骤：

步骤S01，提供一硅片，所述硅片的背面在淀积过程中形成有二氧化硅薄膜；

步骤S02，通过所述气体供应管道向硅片与基座之间的腔室中输送NF₃和NH₃；

步骤S03，通过所述等离子体管道向硅片与基座之间的腔室中输送等离子体，以使所述NF₃和NH₃转变成氟化氨和二氟化氨；

步骤S04，所述氟化氨和二氟化氨与硅片背面的二氧化硅薄膜发生反应，形成六氟化氨；

步骤S05，对所述六氟化氨进行加热，以使其分解为气态的SiF₄、NH₃和HF；

步骤S06，采用所述真空泵将气态的SiF₄、NH₃和HF抽离所述淀积腔。

优选的，所述步骤S01中，所述二氧化硅薄膜的厚度为50～200埃。

优选的，所述步骤S02中，通入NF₃的流量为5sccm～25sccm，通入NH₃的流量为5sccm～25sccm。

优选的，所述步骤S03中，所述等离子体的产生功率为5～80瓦。

优选的，所述步骤S05中，对所述六氟化氨进行加热的温度为20～100度。