[发明专利]一种金属化合物薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种金属化合物薄膜的制备方法，包括：步骤1：将待沉积薄膜的晶圆放入反应腔室中基座上方的托盘上；步骤2：向反应腔室内通入惰性气体和工艺气体的混合气体，对反应腔室中的金属靶材施加脉冲直流功率，使该混合气体形成等离子体，该等离子体轰击金属靶材，以在晶圆上形成金属化合物薄膜；同时对基座施加射频偏压功率，以调整金属化合物薄膜的应力。本发明在步骤2中，对基座施加射频偏压功率，以在晶圆上形成金属化合物薄膜时调整金属化合物薄膜的应力。解决了薄膜受力弯曲，甚至脱落的问题，进而提升了器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体工艺领域，更具体地，涉及一种金属化合物薄膜的制备方法。

背景技术

PVD(Physical Vapor Deposition)作为一种薄膜沉积技术，主要应用于各种功能薄膜的沉积，被广泛用于集成电路、太阳能电池、LED等泛半导体领域。

PVD沉积氮化铝(AlN)薄膜，作为缓冲层或压电层已广泛应用在LED， MEMS，HEMT领域。理想状况下，AlN薄膜的应力为零，否则应力过大，会造成薄膜受力弯曲，甚至脱落，影响器件的可靠性。对溅射功率、溅射温度、溅射气体、压力等工艺参数优化后，保持其它工艺参数不变，AlN 薄膜应力基本不变。AlN作为压电层，主要沉积于Si和SiO₂衬底上，其在 MEMS应用中要求应力在0±100Mpa范围内，但是工艺参数的优化很难调整AlN(厚膜500nm～1500nm)的应力。

因此，对于硅/二氧化硅衬底上沉积AlN膜来说，寻找一种新的应力可调的AlN膜制备方法至关重要。

发明内容

本发明的目的是提出一种金属化合物薄膜的制备方法，解决在工艺过程中沉积薄膜张应力过大的问题，所述制备方法包括：

步骤1：将待沉积薄膜的晶圆放入反应腔室中基座上方的托盘上；

步骤2：向所述反应腔室内通入惰性气体和工艺气体的混合气体，对所述反应腔室中的金属靶材施加脉冲直流功率，使该混合气体形成等离子体，该等离子体轰击所述金属靶材，以在所述晶圆上形成金属化合物薄膜；同时对所述基座施加射频偏压功率，以调整所述金属化合物薄膜的应力。

可选方案中，在所述步骤2之后还包括：

步骤3：向所述反应腔室内通入惰性气体，对所述基座施加射频偏压功率，使该惰性气体形成等离子体，该惰性气体形成的等离子体对所述金属化合物薄膜的表面进行刻蚀，以进一步调整所述金属化合物薄膜的应力。

可选方案中，在所述步骤1之后，且在所述步骤2之前还包括：

步骤101：将所述托盘和所述晶圆加热至预设温度，以去除所述托盘和所述晶圆的水气以及附着在所述晶圆表面的有机杂质。

可选方案中，在所述步骤101之后，且在所述步骤2之前还包括：

步骤102：向所述反应腔室中通入惰性气体，并对所述基座施加射频功率，使该惰性气体形成等离子体，该惰性气体形成的等离子体轰击所述晶圆的表面，以去除所述晶圆表面的杂质。

可选方案中，在所述步骤102之后，且在所述步骤2之前还包括：

步骤103：将挡板移至遮盖所述晶圆的上方，向所述反应腔室内通入惰性气体和工艺气体的混合气体，对所述金属靶材施加脉冲直流功率，待向所述反应腔室通入的该混合气体的气体流量和所述脉冲直流功率稳定后，将所述挡板从所述晶圆的上方移开，并维持该脉冲直流功率和该混合气体的气流不变。

可选方案中，所述步骤2中，所述惰性气体的流量小于200sccm，所述工艺气体的流量小于500sccm，其中工艺气体和惰性气体的流量比例为 4～10，对所述金属靶材施加的脉冲直流功率小于10000W，对所述基座施加的射频偏压功率小于1000W。