[发明专利]膜层及其形成方法

说明书

本发明实施例提供一种膜层及其形成方法，其中，形成方法包括：提供基底；在所述基底上形成类金刚石膜层，所述类金刚石膜层内具有碳氢化学键；对所述类金刚石膜层进行光催化处理，以使至少部分所述碳氢化学键断开，减少所述类金刚石膜层中的氢元素含量。本发明实施例提供的膜层的形成方法，有利于提高类金刚石膜层的硬度并且降低类金刚石膜层的内应力。

技术领域

本发明实施例涉及半导体领域，特别涉及一种膜层及其形成方法。

背景技术

类金刚石膜层(Diamond Like Carbon，DLC)作为一种以Sp3杂化键和Sp2杂化键的形式结合生成的亚稳态材料，兼具了金刚石和石墨的优良特性，具有较高的硬度、高电阻率、良好的光学性能以及优秀的摩擦学特性，所以被广泛应用到半导体行业中。由于类金刚石膜层具有较高硬度，所以在半导体图形化工艺中，使用类金刚石膜层可以有效降低光刻胶的厚度，避免了因光刻胶过高而发生坍塌。

但是类金刚石膜层具有较高的内应力，内应力对图形的转移效果有严重的影响，并且容易造成晶圆的翘曲，如何继续提高类金刚石膜层的硬度和降低类金刚石膜层的内应力，是本领域技术人员亟须解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种膜层及其形成方法，有利于解决类金刚石膜层硬度不高和类金刚石膜层内应力过高的问题。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种膜层的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成类金刚石膜层，所述类金刚石膜层内具有碳氢化学键；对所述类金刚石膜层进行光催化处理，以使至少部分所述碳氢化学键断开，减少所述类金刚石膜层中的氢元素含量。

另外，在所述基底上形成所述类金刚石膜层，包括：采用金属前驱体和碳前驱体在所述基底上形成所述类金刚石膜层，以使得所述类金刚石膜层中掺杂有金属元素；在所述碳氢化学键断开之后，断开的碳键与所述金属元素形成碳-金属元素化学键。

另外，所述光催化处理的工艺参数包括：采用的光的波长范围为200纳米～400纳米；工艺时长为3分钟～8分钟；工艺温度为15摄氏度～60摄氏度。

另外，采用等离子化学气相沉积工艺形成所述类金刚石膜层；所述金属元素在所述类金刚石膜层中以纳米晶形态存在，或者以与碳元素组成面心立方体结构的纳米晶形态存在。

另外，所述金属元素占所述类金刚石膜层质量的5％～25％。

另外，所述金属元素包括：钛元素、钨元素或铬元素。

另外，在所述光催化处理之后，还包括：对所述类金刚石膜层进行离子注入处理，降低所述类金刚石膜层内的Sp3杂化键的含量，使得在所述类金刚石膜层的局部区域内碳原子密度降低。

另外，所述离子注入处理还适于，使至少部分碳元素脱离化学键，生成碳自由基。

另外，所述离子注入处理注入第五族元素，所述碳自由基和所述第五族元素形成Sp2杂化键。

另外，在进行所述离子注入处理之后，部分所述类金刚石膜层为含有所述第五族元素的第一类金刚石膜层。

另外，在垂直于所述类金刚石膜层上表面的方向上，所述第一类金刚石膜层的厚度为20纳米～50纳米。

另外，在垂直于所述类金刚石膜层上表面的方向上，所述类金刚石膜层的厚度为150纳米～170纳米。

另外，所述离子注入处理的工艺参数包括：注入能量为1电子伏特～2电子伏特；离子源的注入剂量为10¹¹离子数每平方厘米～10¹³离子数每平方厘米；工艺时长为5秒～200秒。

另外，在进行所述离子注入处理之后，还包括：对所述类金刚石膜层进行退火处理。