[发明专利]一种在半导体衬底上制备氮化硅薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种在半导体衬底上制备氮化硅薄膜的方法，该方法采用分步制备的方式，其步骤包括：一、准备干净的半导体衬底材料；二、在所述半导体衬底上制备一层满足预设Si/N含量比的富氮型氮化硅；三、在所述富氮型氮化硅上制备一层满足预设Si/N含量比的富硅型氮化硅；四、对所述氮化硅进行低温退火。本发明能够获得低应力、高硬度、耐腐蚀的氮化硅薄膜。

技术领域

本发明属于半导体器件材料技术领域，涉及一种采用等离子体在半导体衬底上制备氮化硅薄膜的方法。

背景技术

氮化硅薄膜具有优异的物理、化学稳定性，较高的致密性、介电常数，并且具有可靠的耐热耐腐蚀性能和优异的机械性能，在微电子工艺中被常用于器件的钝化、隔离、保护层。

目前的氮化硅薄膜制备方法有PVD(磁控溅射)、高温CVD、LPCVD、PECVD、以及ICP-CVD等。不同的制备方法和沉积条件制备的氮化硅薄膜的组成成分含量、应力类型及大小、致密性等性能存在差异。在半导体器件和集成电路的研制中，氮化硅常用于器件之间以及布线之间电气隔离，因此需要低应力、耐腐蚀。

ICP-CVD技术是利用高频电流产生诱导电场使电子加速，维持等离子体，它可以在低温(低于150℃)、低压的条件下形成大面积、高电子密度的均匀的等离子体，制备的氮化硅均匀性好、致密性高、耐腐蚀性强，但容易因应力较大引起薄膜起泡或开裂。因此，亟需设计一种氮化硅薄膜制备方法，能够突破现有技术以降低薄膜应力，同时不影响薄膜耐腐蚀的性能。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种在半导体衬底上制备氮化硅薄膜的方法，鉴于减小薄膜应力和提高薄膜耐腐蚀性而提出，针对现有技术的不足，从氮化硅材料的组成出发，解决ICPCVD制备的氮化硅薄膜无法同时实现低应力、高耐腐蚀性能的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种在半导体衬底上制备氮化硅薄膜的方法，其中包括：

步骤S1、准备干净半导体衬底材料；

步骤S2、在所述衬底上制备一层满足预设Si/N含量比的富氮型氮化硅；

步骤S3、在所述富氮型氮化硅上再次制备预设Si/N含量比的富硅型氮化硅；

步骤S4、对所述氮化硅进行低温退火。

进一步地，所述步骤S2中满足预设Si/N含量比的富氮型氮化硅为SiNx，其中x≥1.33；

进一步地，所述步骤S2使用ICPCVD制备所述满足预设Si/N含量比的富氮性氮化硅；

进一步地，所述步骤S3中富硅型氮化硅为SiNx，其中x≤1.33；

进一步地，所述骤三使用ICPCVD制备所述满足预设Si/N含量比的富硅型氮化硅；

进一步地，所述步骤S4的低温退火温度不高于450℃；

进一步地，所述步骤S4中使用20分钟以上炉管退火或2分钟以上快速退火方式进行低温退火。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的在半导体衬底上制备氮化硅薄膜的方法，通过沉积满足不同Si/N含量比的氮化硅，采用分步沉积以及低温退火的方式，能够获得低应力、高耐腐蚀性的氮化硅薄膜。

附图说明

图1为本发明实施例提供的氮化硅薄膜制备方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。