[发明专利]无定型硅层的制造方法

说明书

本发明公开了一种无定型硅层的制造方法包括如下步骤：步骤一、采用PECVD工艺在前层结构上形成二氧化硅层；步骤二、对二氧化硅层的表面做等离子体热处理使二氧化硅层的悬挂H键的H释放并对H释放后的悬挂键进行钝化；步骤三、采用CVD沉积工艺在二氧化硅层表面形成无定型硅层。本发明能提高无定型硅层和底部二氧化硅层之间的粘附性。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种无定型硅层的制造方法。

背景技术

随着集成电路技术节点往14nm工艺及以下推进，集成电路的关键尺寸也在不断缩小，到76nm步进(pitch)以下，传统的沉浸式(immersion)光刻机单次曝光工艺无法完成图形的精确控制，所以心轴(Mandrel)工艺便开始被广泛应用解决76nm pitch以下图形工艺，心轴层材料通常采用无定型硅，即以无定型硅作为基础，在无定型硅图形刻蚀后在无定型硅的图形侧面自对准形成侧墙，侧墙材料通常采用原子层沉积工艺形成，侧墙材料包括SiN或者其他金属氮化物；之后去除无定型硅，以剩余的侧墙作为硬掩膜；这样剩余的侧墙图形的步进会比无定型硅的图形的步进缩小，如在自对准双重图案化工艺(SADP)中应用心轴工艺时能使步进缩小一倍。

现行的Mandrel工艺都是将无定型硅薄膜沉积在可以作为刻蚀停止层的PEOX或者PETEOS薄膜上，PEOX薄膜是采用PECVD工艺沉积且采用硅烷即SiH4作为硅源时形成的二氧化硅薄膜，PETEOS薄膜是采用PECVD工艺沉积且采用TEOS作为硅源时形成的二氧化硅薄膜。

现有方法中，在PECVD工艺形成的二氧化硅薄膜表面淀积无定型硅薄膜时容易出现二者的接触界面差，粘附性小的问题，且会影响无定型硅薄膜的刻蚀精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无定型硅层的制造方法，能提高无定型硅层和底部二氧化硅层之间的粘附性。

为解决上述技术问题，本发明提供的定型硅层的制造方法包括如下步骤：

步骤一、提供形成有前层结构的半导体衬底，采用PECVD工艺在所述前层结构上形成二氧化硅层；PECVD工艺使所述二氧化硅层的表面具有悬挂H键。

步骤二、对所述二氧化硅层的表面做等离子体热处理，采用所述等离子体热处理使所述二氧化硅层的所述悬挂H键的H释放并对H释放后的悬挂键进行钝化。

步骤三、采用CVD沉积工艺在所述二氧化硅层表面形成无定型硅层，利用所述二氧化硅层表面的H被去除且悬挂键被钝化的特征，防止所述无定型硅层沉积过程中的H扩散到所述二氧化硅层表面并和所述二氧化硅层表面的H结合形成氢气，从而提高所述无定型硅层和所述二氧化硅层的粘附性。

进一步的改进是，所述二氧化硅层作为所述无定型硅层的刻蚀停止层。

进一步的改进是，所述无定型硅层作为心轴层。

进一步的改进是，步骤一中，所述二氧化硅层的PECVD工艺中的硅源采用硅烷，所述二氧化硅层为PEOX。

或者，所述二氧化硅层的PECVD工艺中的硅源采用TEOS，所述二氧化硅层为PETEOS。

进一步的改进是，步骤二中，所述等离子体热处理的工艺气体包括一氧化二氮即N2O。

进一步的改进是，所述等离子体热处理的工艺条件包括：

真空压强为1torr～5torr，氮气流量为1000sccm～10000sccm，一氧化二氮的流量为100sccm～1000sccm，温度为350℃～400℃，高频射频功率为100瓦特～1000瓦特，低频射频功率为50瓦特～200瓦特，时间为2秒～10秒。

进一步的改进是，步骤三中，各所述无定型硅层的硅源采用硅烷，通过硅烷分解形成所述无定型硅层。