[发明专利]一种氮化硅薄膜制备方法

说明书

本发明提供一种氮化硅薄膜制备方法，其中包括：步骤一、提供衬底，并在衬底上生长满足预设N/Si含量比的氮化硅；步骤二、对满足预设N/Si含量比的氮化硅进行高温退火；步骤三、在高温退火处理后的氮化硅中体注入低原子数杂质；步骤四、对体注入低原子数杂质后的氮化硅进行低温退火。本发明能够获得低原子数、低应力、高抗腐蚀性的氮化硅薄膜。

技术领域

本发明涉及半导体器件材料技术领域，尤其涉及一种氮化硅薄膜制备方法。

背景技术

氮化硅是一种物理、化学性能优良的介质膜，具有高致密性、高介电常数、绝缘性能良好、机械强度高、热稳定性好、易加工制备等特点，因此，氮化硅被广泛应用于微电子集成电路器件、微机电系统器件的保护膜、耐磨抗蚀涂层、表面钝化、层间绝缘、结构支撑等处。

在现有技术中，氮化硅薄膜的制备有多种方式，例如低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)、电子回旋共振(ECR)等薄膜制备方式，不同制备方法和生长条件形成的氮化硅薄膜的组成成分含量、应力类型与大小、薄膜抗腐蚀能力等性能各不相同。在微机电系统器件中，氮化硅通常需要被释放成镂空的薄膜，因此需要应力低、抗腐蚀。在现有氮化硅薄膜制备工艺中，只有低压化学气相沉积法(LPCVD)生长的低应力氮化硅薄膜满足要求，其它方法生长的氮化硅容易因应力较大起皱或破裂，或者因抗腐蚀性较差在释放成镂空薄膜时被腐蚀。

但是，目前通过低压化学气相沉积法(LPCVD)生长的低应力氮化硅均为富硅型氮化硅，即：SiN_x，其中x＜1.33。由于富硅型氮化硅的组成成分及各组分含量难以调节，原子数较高，无法进一步从材料方面实现器件优化。因此，亟需设计一种氮化硅薄膜制备方法，能够突破现有技术只能通过低压化学气相沉积法(LPCVD)沉积富硅型氮化硅以达到薄膜低应力、高抗蚀性的局限，从氮化硅薄膜材料本身出发，提高氮化硅薄膜的成膜可控性和稳定性，从而实现器件的性能优化。

发明内容

本发明提供的氮化硅薄膜制备方法，针对现有技术的不足，从氮化硅材料的组成出发，解决了现有技术中低应力、高抗蚀性能的氮化硅薄膜只能通过LPCVD淀积富硅型氮化硅而实现的技术问题。

本发明提供一种氮化硅薄膜制备方法，其中包括：

步骤一、提供衬底，并在所述衬底上生长满足预设N/Si含量比的氮化硅；

步骤二、对所述满足预设N/Si含量比的氮化硅进行高温退火；

步骤三、在所述高温退火处理后的氮化硅中体注入低原子数杂质；

步骤四、对所述体注入低原子数杂质后的氮化硅进行低温退火。

可选地，上述步骤一中满足预设N/Si含量比的氮化硅为具有化学当量比的氮化硅或富氮型氮化硅，即：SiN_x，其中x≥1.33。

可选地，上述步骤一使用PECVD或LPCVD生长所述满足预设N/Si含量比的氮化硅。

可选地，上述步骤二中高温退火的退火温度不低于650℃。

可选地，上述步骤二中使用30分钟及以上炉管退火或1分钟及以上快速热退火方式进行所述高温退火。

可选地，上述步骤三中体注入的所述低原子数杂质的注入能量不低于15KeV。

可选地，上述步骤三中体注入的所述低原子数杂质的注入剂量范围在1×10¹³cm^-2到1×10¹⁷cm^-2之间。

可选地，上述步骤三中体注入的所述低原子数杂质为硼、碳或氮。

可选地，上述步骤四中所述低温退火的退火温度不高于650℃。