CN106148917B - 利用pecvd工艺淀积薄膜的方法和pecvd装置 - Google Patents

Abstract

一种利用PECVD工艺淀积薄膜的方法和PECVD装置，该方法包括：将硅片置于反应腔室内，PECVD装置具有第一、二射频发生器，第一射频发生器的射频频率大于第二射频发生器；向反应腔室内通入反应气体，并使第一射频发生器产生第一射频信号、第二射频发生器在选定射频功率下产生第二射频信号，以在硅片上淀积薄膜，选定射频功率大于等于下限射频功率、小于等于上限射频功率，且根据硅片的曲率半径来确定：硅片的曲率半径大于第一预设值时，选定射频功率等于上限射频功率；硅片的曲率半径小于等于第一预设值时，选定射频功率小于上限射频功率。本方案减少了薄膜剥落、薄膜形成裂纹、形成空洞、甚至断片等问题发生的可能。

Description

利用PECVD工艺淀积薄膜的方法和PECVD装置

技术领域

本发明涉及化学气相沉积(CVD)技术领域，特别是涉及一种利用PECVD工艺淀积薄膜的方法和一种PECVD装置。

背景技术

所谓PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积)工艺是指，借助微波或者射频(Radio Frequency，简称RF)等使含有薄膜组成原子的气体电离形成等离子体，并利用等离子体化学活性强的特点，在硅片上发生反应以淀积所期望的薄膜方法，具有工作温度低、淀积速率快、薄膜致密性好、工艺重复性好等优点。

如图1所示，现有一种PECVD装置包括：位于反应腔室(未图示)内的加热器(heaterblock)1和气体喷淋头2，加热器1与气体喷淋头2相对间隔设置，加热器1用于承载硅片(未图示)并将硅片加热至所需温度，淀积薄膜所需的反应气体经由气体喷淋头2送入反应腔室内；通过网络匹配器(matching network)4与气体喷淋头2电连接的第一射频发生器3，第一射频发生器3用于产生第一射频信号；与加热器1电连接的第二射频发生器5，第二射频发生器5用于产生第二射频信号，第二射频发生器5的射频频率小于第一射频发生器3的射频频率，可以将第一射频发生器3称为高频射频发生器、第二射频发生器5称为低频射频发生器。

通过气体喷淋头2向反应腔室内通入反应气体，并使第一射频发生器3产生第一射频信号、第二射频发生器5产生第二射频信号，能够在硅片上淀积薄膜，所述薄膜可以为后段互连工艺中作为绝缘介质层的氧化硅薄膜。所述第一射频信号的作用是将反应腔室内的反应气体等离子体化，所述第二射频信号的作用是引导等离子体在硅片表面的淀积，以控制所淀积薄膜的热膨胀系数，从而控制薄膜的应力。

在硅片上淀积薄膜时，第二射频发生器5的射频功率不同、但其余工艺条件相同时，薄膜的不平整度(Non-Uniformity)、薄膜的折射率(Refractive Index)、薄膜的淀积速率(Deposition Rate)会有所不同。薄膜的不平整度、薄膜的折射率、薄膜的淀积速率是评价淀积薄膜工艺好坏的三个重要标准，三者缺一不可。为了使在淀积薄膜时能够使薄膜的不平整度、薄膜的折射率、薄膜的淀积速率均能符合要求，要求第二射频发生器5在下限射频功率至上限射频功率的范围内工作。

在硅片上淀积薄膜之前，硅片经过了制造工艺，所述制造工艺为刻蚀、掺杂、清洗等，进行过制造工艺的硅片具有应力。硅片的应力一般用硅片的曲率半径来表征，且两者呈反比，即，硅片的曲率半径越大，则表示硅片的应力越小，硅片的曲率半径越小，则表示硅片的应力越大。受多种因素的影响，若干硅片即使进行过相同的制造工艺，若干硅片的应力之间也有可能存在差异。在硅片上淀积薄膜之后，硅片的应力会增大，且薄膜的应力越大，硅片的应力增大量越大。

现有技术中，在若干硅片上以上述方法淀积该薄膜时，无论硅片的曲率半径为多少，第二射频发生器的射频功率总是相同的，始终为所述上限射频功率，使得硅片上所淀积薄膜的应力总是恒定的，发生下述问题的可能较大：当硅片的曲率半径较小(即硅片的应力较大)时，在淀积薄膜之后硅片的应力累积到非常大的值，造成出现薄膜剥落、薄膜形成裂纹、形成空洞、甚至断片(即硅片断裂)等问题。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有利用PECVD工艺淀积薄膜的方法中薄膜的应力不能调节，发生下述问题的可能较大：当在曲率半径较小的硅片上淀积薄膜之后，硅片的应力有可能会累积到非常大的值，造成出现薄膜剥落、薄膜形成裂纹、形成空洞、甚至断片等问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种利用PECVD工艺淀积薄膜的方法，包括：

将硅片置于PECVD装置的反应腔室内，所述PECVD装置具有第一、二射频发生器，所述第一射频发生器的射频频率大于第二射频发生器的射频频率，所述第二射频发生器设置在下限射频功率至上限射频功率的范围内工作，以使淀积薄膜的不平整度、折射率、淀积速率均符合要求；

向所述反应腔室内通入反应气体，并使所述第一射频发生器产生第一射频信号、所述第二射频发生器在选定射频功率下产生第二射频信号，以在所述硅片上淀积薄膜，所述选定射频功率大于等于所述下限射频功率、小于等于所述上限射频功率，且根据所述硅片的曲率半径来确定：

当所述硅片的曲率半径大于第一预设值时，所述选定射频功率等于所述上限射频功率，所述第一预设值满足：待淀积薄膜的硅片的曲率半径设置为所述第一预设值时硅片不会断裂；

当所述硅片的曲率半径小于等于所述第一预设值时，所述选定射频功率小于所述上限射频功率。

可选地，设定一小于所述第一预设值的第二预设值，将所述第二预设值至第一预设值的范围划分为N个依次增大的第1曲率半径范围、第2曲率半径范围、……、第N曲率半径范围，所述N不小于2，相邻两个曲率半径范围具有一个共同的端点；

在所述下限射频功率至上限射频功率的范围内选定N个依次增大的第1射频功率、第2射频功率、……、第N射频功率，所述第1射频功率等于所述下限射频功率，所述第N射频功率小于所述上限射频功率；

当所述硅片的曲率半径位于第i曲率半径范围内时，所述选定射频功率等于第i射频功率，1≤i≤N。

可选地，所述薄膜为后段互连工艺中作为绝缘介质层的氧化硅薄膜，所述下限射频功率为800W，所述上限射频功率为1200W。

可选地，所述硅片直径为200mm，所述第一预设值为90米，所述第二预设值为50米。

可选地，N个曲率半径范围是由所述第二预设值至第一预设值的范围等差划分而成，N个依次增大的射频功率构成等差数列。

可选地，N等于4；

所述第1曲率半径范围为大于等于50米且小于60米，所述第1射频功率为800瓦；

所述第2曲率半径范围为大于等于60米且小于70米，所述第2射频功率为900瓦；

所述第3曲率半径范围为大于等于70米且小于80米，所述第3射频功率为1000瓦；

所述第4曲率半径范围为大于等于80米且小于90米，所述第4射频功率为1100瓦。

可选地，所述第一射频发生器的射频频率为13.56MHz，所述第二射频发生器的射频频率为200KHz至400KHz。

可选地，淀积薄膜时所述第一射频发生器的射频功率为1000瓦至1300瓦。

可选地，向所述反应腔室内通入反应气体之前，测量硅片的曲率半径，包括：

沿垂直方向向硅片的正面边缘区域发射激光束，所述激光束遇到硅片的正面后反射出激光束；

测量发射的激光束与反射的激光束之间的夹角θ；

计算所述硅片正面边缘区域对应位置的曲率半径R，R＝(D/2)/(sinθ/2)，D为硅片的直径。

可选地，所述PECVD装置还包括：加载锁定室和交换室，硅片曲率半径的测量步骤在所述加载锁定室内进行。

另外，本发明还提供了一种PECVD装置，包括：

反应腔室；

第一射频发生器；

第二射频发生器，所述第二射频发生器的射频频率小于第一射频发生器的射频频率；

测量仪，用于测量硅片的曲率半径；

射频功率调节器，在所述反应腔室内淀积薄膜时用于根据所述测量仪的测量结果调节所述第二射频发生器的射频功率。

可选地，所述测量仪包括：

发射单元，用于沿垂直方向向硅片的正面边缘区域发射激光束；

接收单元，接收自所述硅片正面边缘区域反射的激光束；

测量单元，用于测量发射的激光束与反射的激光束之间的夹角θ；

计算单元，用于计算所述硅片正面边缘区域对应位置的曲率半径R，R＝(D/2)/(sinθ/2)，D为所述硅片的直径。

可选地，所述射频功率调节器包括：

存储单元，用于存储设定的硅片曲率半径范围、以及对应的淀积薄膜时第二射频发生器应采用的射频功率；

判断单元，基于所述存储单元存储的硅片曲率半径范围对所述测量仪的测量结果进行判断，获得淀积薄膜时第二射频发生器应采用的射频功率；

执行单元，用于根据所述判断单元的输出结果将第二射频发生器调节至所需射频功率。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在硅片上淀积薄膜时，在向反应腔室内通入反应气体的同时，第一射频发生器产生第一射频信号、第二射频发生器在选定射频功率下产生第二射频信号。所述选定射频功率不仅要大于等于下限射频功率、小于等于上限射频功率，以使薄膜的不平整度、薄膜的折射率、薄膜的淀积速率均能满足要求，而且还要根据硅片的曲率半径来确定：情形一、硅片的曲率半径大于第一预设值，即，硅片的曲率半径相对较大，硅片的应力相对较小，所述选定射频功率等于所述上限射频功率；情形二、硅片的曲率半径小于等于所述第一预设值，即，硅片的曲率半径相对较小，硅片的应力相对较大，所述选定射频功率小于所述上限射频功率。由于在所述第二射频发生器的选定射频功率小于上限射频功率的条件下所获得薄膜的应力、小于在所述第二射频发生器的射频功率为上限射频功率的条件下所获得薄膜的应力。因此，在曲率半径相对较小的硅片上以相对较小的选定射频功率条件淀积薄膜时，薄膜的应力会相对较小一些，减小了在淀积薄膜之后硅片的应力累积到非常大的可能，进而减少了薄膜剥落、薄膜形成裂纹、形成空洞、甚至断片等问题发生的可能。

附图说明

图1是现有一种PECVD装置的局部结构简化示意图；

图2是本发明利用PECVD装置淀积薄膜的流程示意图；

图3是本发明的一个实施例中测量硅片的曲率半径的方法示意图；

图4是本发明的一个实施例中PECVD装置的立体结构图；

图5是本发明的一个实施例中PECVD装置的局部结构简化示意图；

图6是本发明的一个实施例中淀积薄膜时，第二射频发生器的射频功率与薄膜的不平整度、薄膜的折射率、薄膜的淀积速率之间的关系示意图；

图7是本发明的一个实施例中淀积薄膜时，第二射频发生器的射频功率与薄膜应力之间的关系示意图。

具体实施方式

根据背景技术可知，如图1所示，通过气体喷淋头2向反应腔室内通入反应气体，并使第一射频发生器3产生第一射频信号、第二射频发生器5产生第二射频信号，能够在硅片上淀积薄膜。在若干硅片上淀积同一种薄膜时，无论硅片的曲率半径为多少，第二射频发生器的射频功率始终为所述上限射频功率，使得硅片上所淀积薄膜的应力总是恒定、不能调节。这样一来，当在曲率半径较小的硅片上淀积薄膜之后，硅片的应力有可能会累积到非常大的值，造成出现薄膜剥落、薄膜形成裂纹、形成空洞、甚至断片(即硅片断裂)等问题。

为了解决上述问题，发明人进行了大量研究，并发现：在硅片上淀积薄膜时，第二射频发生器的射频功率不同、但其他工艺条件相同时，薄膜的应力会不同，且在射频功率越小的条件下所获得薄膜的应力会越小、在射频功率越大的条件下所获得薄膜的应力会越大，原因在于：在硅片上淀积薄膜时，第二射频发生器的射频功率越大，反应腔室内会有越多的等离子体对硅片表面进行轰击，造成淀积所形成薄膜的应力越大。

在上述研究发现的基础上，本发明提供了一种改进的PECVD工艺淀积薄膜的方法：在硅片上淀积薄膜时，在向反应腔室内通入反应气体的同时，第一射频发生器产生第一射频信号、第二射频发生器在选定射频功率下产生第二射频信号。所述选定射频功率不仅要大于等于下限射频功率、小于等于上限射频功率，以使薄膜的不平整度、薄膜的折射率、薄膜的淀积速率均能满足要求，而且还要根据硅片的曲率半径来确定：情形一、硅片的曲率半径大于第一预设值，即，硅片的曲率半径相对较大，硅片的应力相对较小，所述选定射频功率等于所述上限射频功率；情形二、硅片的曲率半径小于等于所述第一预设值，即，硅片的曲率半径相对较小，硅片的应力相对较大，所述选定射频功率小于所述上限射频功率。根据前面研究发现可知，在所述第二射频发生器的选定射频功率小于上限射频功率的条件下所获得薄膜的应力、小于在所述第二射频发生器的射频功率为上限射频功率的条件下所获得薄膜的应力。因此，在曲率半径相对较小的硅片上以相对较小的选定射频功率条件淀积薄膜时，薄膜的应力会相对较小一些，减小了在淀积薄膜之后硅片的应力累积到非常大的可能，进而减少了薄膜剥落、薄膜形成裂纹、形成空洞、甚至断片等问题发生的可能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

下面结合图2至图7对本实施例的利用PECVD工艺淀积薄膜的方法作详细介绍，本实施例的薄膜以后段互连工艺中作为绝缘介质层的氧化硅薄膜为例。但需说明的是，在本发明的技术方案中，所述薄膜并不应仅局限于该氧化硅薄膜，也可以为其他种类的薄膜，在本发明中就不一一举例。

如图2的步骤S1所示，首先，测量硅片的曲率半径。

在本发明中，在硅片上淀积薄膜之前，所述硅片经过了制造工艺，所述制造工艺为刻蚀、掺杂、清洗等，进行过制造工艺的硅片具有应力。在本实施例中，在硅片上淀积后段互连工艺中作为绝缘介质层的氧化硅薄膜之前，所述硅片经过了前段工艺，包括在硅片上形成有源区、有源件(如晶体管、二极管等)、隔离结构等。在本实施例中，所述硅片的直径为200mm。在其他实施例中，硅片也可以为其他尺寸。

在本实施例中，硅片的曲率半径的测量方法包括：如图3所示，沿垂直方向向硅片W的正面边缘区域发射激光束L1，硅片W的正面用来形成半导体器件，激光束L1遇到硅片W正面之后会发生反射，形成反射的激光束L2；测量发射的激光束L1与反射的激光束L2之间的夹角θ；计算硅片W的正面边缘区域对应位置的曲率半径R，R＝(D/2)/(sinθ/2)，D为硅片W的直径。在本实施例中，硅片的曲率半径单位用米(m)表示。需说明的是，由硅片的曲率半径计算公式可知，本实施例所获得硅片的曲率半径实际上为近似值。在测量硅片的曲率半径时，将硅片沿水平方向放置，激光束L1与所述水平方向垂直。

在本实施例中，硅片的曲率半径测量步骤在PECVD装置内进行。如图4所示，所述PECVD装置包括反应腔室10、加载锁定室11、交换室12，交换室12位于PECVD装置的中央区域，反应腔室10和加载锁定室11以交换室12为中心设置在交换室12的外围，加载锁定室11与交换室12之间通过一开关闸门(未图示)隔绝或连通。反应腔室10用于在硅片上淀积薄膜，加载锁定室11用于放置硅片，交换室12用于将硅片由加载锁定室11搬送至反应腔室10内以在硅片上淀积薄膜，或者在硅片上淀积薄膜之后将硅片由反应腔室10搬送至加载锁定室11。

在本实施例中，在加载锁定室11内进行测量硅片的曲率半径步骤。具体地，在交换室12将硅片由加载锁定室11搬送至反应腔室10的过程中，在硅片将要离开加载锁定室11进入交换室12的瞬间，停止搬送硅片的动作，以测量硅片的曲率半径，在测量硅片的曲率半径之后，继续搬送硅片直至将硅片置于反应腔室10内。

在本实施例的变换例中，也可以不在加载锁定室11内进行测量硅片的曲率半径步骤，例如，也可以在将硅片置于反应腔室10内之后、在硅片上淀积薄膜之前进行测量硅片的曲率半径步骤。

在本实施例中，可以在PECVD装置中设置一测量仪，利用该测量仪来测量硅片的曲率半径。如图3所示，该测量仪包括：发射单元，用于沿垂直方向向硅片W的正面边缘区域发射激光束L1；接收单元，接收自硅片W正面边缘区域反射的激光束L2；测量单元，用于测量发射的激光束L1与反射的激光束L2之间的夹角θ；计算单元，用于计算硅片W正面边缘区域对应位置的曲率半径R，R＝(D/2)/(sinθ/2)，D为所述硅片的直径。当在PECVD装置的加载锁定室内进行测量硅片的曲率半径步骤时，该测量仪设置在加载锁定室内，当不在PECVD装置的加载锁定室内进行测量硅片的曲率半径步骤时，该测量仪设置在PECVD装置的其他位置。

如图2的步骤S2所示，接着，将硅片置于PECVD装置的反应腔室内。

如图5所示，在本实施例中，PECVD装置还包括：位于反应腔室(未图示)内的加热器(heater block)20和气体喷淋头21、网络匹配器(matching network)22、第一射频发生器23、以及第二射频发生器24。加热器20与气体喷淋头21相对间隔设置，加热器20用于承载硅片(未图示)并将硅片加热至所需温度。淀积薄膜所需的反应气体经由气体喷淋头21送入反应腔室内。第一射频发生器23用于产生第一射频信号，并通过网络匹配器22与气体喷淋头21电连接，所述第一射频信号传输至气体喷淋头21。第二射频发生器24用于产生第二射频信号，并与加热器20电连接，所述第二射频信号传输至加热器20，第二射频发生器24的射频频率小于第一射频发生器23的射频频率，可以将第一射频发生器23称为高频射频发生器、第二射频发生器24称为低频射频发生器。

网络匹配器22通过一电感(未标识)接地，加热器20的一侧通过一可变电容(未标识)接地，加热器20与第二射频发生器24电连接的一端通过一固定电容(未标识)接地。

根据前面所述可知，在硅片上淀积薄膜时，为了使薄膜的不平整度、薄膜的折射率、以及薄膜的淀积速率均能符合要求，要求第二射频发生器24在合适的射频功率范围内工作。在本发明中，定义所述合适的射频功率范围为下限射频功率至上限射频功率的范围。所述下限射频功率至上限射频功率的范围可以通过下述方法获得：

结合图5至图6所示，向PECVD的反应腔室内通入反应气体，并使第一射频发生器23产生第一射频信号、第二射频发生器24产生第二射频信号，在硅片上淀积薄膜。在除第二射频发生器24的射频功率以外的工艺参数均恒定的情况下，分别测量获得第二射频发生器的射频功率与薄膜的不平整度之间的关系曲线(如图6a所示)、第二射频发生器的射频功率与薄膜的折射率之间的关系曲线(如图6b所示)、第二射频发生器的射频功率与薄膜的淀积速率之间的关系曲线(如图6c所示)。在图6a中，横坐标表示第二射频发生器的射频功率、纵坐标表示薄膜的不平整度，在图6b中，横坐标表示第二射频发生器的射频功率、纵坐标表示薄膜的折射率，在图6c中，横坐标表示第二射频发生器的射频功率、纵坐标表示薄膜的淀积速率。

然后，在上述三种关系曲线中确定出薄膜的不平整度、薄膜的折射率、薄膜的淀积速率均符合要求时所对应的第二射频发生器的射频功率范围(即图6中线段A和线段B所界定的射频功率范围)。

图6是薄膜以后段互连工艺中作为绝缘介质层的氧化硅薄膜为例时，第二射频发生器的射频功率与薄膜的不平整度、薄膜的折射率、薄膜的淀积速率之间的关系示意图。由图6可知，淀积后段互连工艺中作为绝缘介质层的氧化硅薄膜时，第二射频发生器的射频功率范围为800瓦至1200瓦时，所述氧化硅薄膜的不平整度、薄膜的折射率、薄膜的淀积速率均符合要求，即800瓦至1200瓦为第二射频发生器的所述合适的射频功率范围，所述下限射频功率为800瓦，所述上限射频功率为1200瓦。

根据前面所述可知，在本发明的技术方案中，所述薄膜并不应局限于后段互连工艺中作为绝缘介质层的氧化硅薄膜。当所述薄膜不为所述氧化硅薄膜时，在淀积薄膜时第二射频发生器所采用的所述下限射频功率至上限射频功率的范围需作出对应的调整，并不应局限于实施例中的800瓦至1200瓦。

如图2的步骤S3所示，并结合图5，向PECVD装置的反应腔室内通入反应气体，并使第一射频发生器23产生第一射频信号、第二射频发生器24在选定射频功率下产生第二射频信号，以在硅片上淀积薄膜。所述第一射频信号的作用是将反应腔室内的反应气体等离子体化，所述第二射频信号的作用是引导等离子体在硅片表面的淀积，以控制所淀积薄膜的热膨胀系数，从而控制薄膜的应力。

一方面，所述选定射频功率要大于等于所述下限射频功率、且小于等于所述上限射频功率，使得薄膜的不平整度、薄膜的折射率、薄膜的淀积速率均能符合要求。

另一方面，所述选定射频功率还应根据前面测量获得的硅片的曲率半径来确定。情形一、硅片的曲率半径大于第一预设值，即，硅片的曲率半径相对较大，硅片的应力相对较小，所述选定射频功率等于所述上限射频功率；情形二、硅片的曲率半径小于等于所述第一预设值，即，硅片的曲率半径相对较小，硅片的应力相对较大，所述选定射频功率小于所述上限射频功率。

根据前面所述可知，在硅片上淀积薄膜时，第二射频发生器的射频功率不同、但其他工艺条件相同时，薄膜的应力会不同，且在射频功率越小的条件下所获得薄膜的应力越小、在射频功率越大的条件下所获得薄膜的应力越大。图7是薄膜为后段互连工艺中作为绝缘介质层的氧化硅薄膜时，第二射频发生器的射频功率与薄膜应力之间的关系示意图，其中，横坐标表示第二射频发生器的射频功率，纵坐标表示薄膜应力。如图7所示，在硅片上淀积薄膜时，第二射频发生器的射频功率在0至1400瓦的范围内变化、但其他工艺条件不变时，所淀积薄膜的应力会发生变化，且射频功率越大，薄膜应力越大。

因此，在所述第二射频发生器的选定射频功率小于上限射频功率的条件下所获得薄膜的应力、小于在所述第二射频发生器的射频功率为上限射频功率的条件下所获得薄膜的应力。这样一来，在曲率半径相对较小的硅片上以相对较小的选定射频功率条件淀积薄膜时，薄膜的应力会相对较小一些，减小了在淀积薄膜之后硅片的应力累积到非常大的可能，进而减少了薄膜剥落、薄膜形成裂纹、形成空洞、甚至断片等问题发生的可能。

在本发明的技术方案中，所述第一预设值可以任意设置，只要满足在待淀积薄膜的硅片的曲率半径为所述第一预设值时不会出现断片的问题即可。为了能够更大程度的减小在淀积薄膜之后硅片的应力累积到非常大的可能，所述第一预设值设置得越大越好。

在本实施例中，所述第一预设值为90米。当硅片的曲率半径大于90米时，淀积所述氧化硅薄膜时第二射频发生器所采用的射频功率为1200瓦；当硅片的曲率半径小于等于90米时，淀积所述氧化硅薄膜时第二射频发生器所采用的射频功率小于1200瓦。

在本实施例中，设定一小于所述第一设定值的第二设定值，所述第二设定值满足以下要求：硅片的曲率半径为所述第二设定值时，不会出现断片的问题。在具体实施例中，所述第二设定值为50米，且50米是断片的临界值，即，当硅片的曲率半径小于50米时会出现断片。

将所述第二预设值至第一预设值的范围划分为N个依次增大的第1曲率半径范围、第2曲率半径范围、……、第N曲率半径范围，所述N不小于2，相邻两个曲率半径范围具有一个共同的端点，例如，所述第1曲率半径范围的右端点与所述第2曲率半径范围的左端点相同。在所述下限射频功率至上限射频功率的范围内选定N个依次增大的第1射频功率、第2射频功率、……、第N射频功率，所述第1射频功率等于所述下限射频功率，所述第N射频功率小于所述上限射频功率。

当硅片的曲率半径位于第i曲率半径范围内时，淀积薄膜时所述第二射频发生器所采用的所述选定射频功率等于第i射频功率，1≤i≤N。换言之，当硅片的曲率半径位于所述第1曲率半径范围内时，所述选定射频功率等于所述第1射频功率；当硅片的曲率半径位于所述第2曲率半径范围内时，所述选定射频功率等于所述第2射频功率；依此类推，当硅片的曲率半径位于所述第N曲率半径范围内时，所述选定射频功率等于所述第N射频功率。

根据前面分析可知，硅片的曲率半径越大意味着硅片的应力越小、硅片的曲率半径越小意味着硅片的应力越大，在所述选定射频功率越小的条件下所获得薄膜的应力越小，故本实施例在曲率半径相对较小的硅片上以相对较小的选定射频功率条件淀积薄膜时，薄膜的应力会相对较小一些，减小了在淀积薄膜之后硅片的应力累积到非常大的可能，进而减少了薄膜剥落、薄膜形成裂纹、形成空洞、甚至断片等问题发生的可能。另外，本实施例在曲率半径相对较大的硅片上以相对较大的选定射频功率条件淀积薄膜时，能够使薄膜的不平整度、薄膜的折射率、薄膜的淀积速率更为满意。举例来讲，当硅片的曲率半径位于所述第N曲率半径范围内时，在所述第N射频功率条件下薄膜的不平整度、薄膜的折射率、薄膜的淀积速率，要优于在在所述第N-1射频功率(小于第N射频功率)条件下薄膜的不平整度、薄膜的折射率、薄膜的淀积速率。

进一步地，在本实施例中，N个曲率半径范围是由所述第二预设值至第一预设值的范围等差划分而成，即各个曲率半径范围的左端点和右端点之间的差值相等，N个依次增大的射频功率构成等差数列。在其他实施例中，N个曲率半径范围也可以是由所述第二预设值至第一预设值的范围任意不等差划分而成，即各个曲率半径范围的左端点和右端点之间的差值不相等；N个依次增大的射频功率也可以为非等差数列，N个射频功率可以在所述下限射频功率至上限射频功率的范围内任意选取。

在具体实施例中，N等于4，所述第1曲率半径范围为大于等于50米且小于60米，所述第1射频功率为800瓦；所述第2曲率半径范围为大于等于60米且小于70米，所述第2射频功率为900瓦；所述第3曲率半径范围为大于等于70米且小于80米，所述第3射频功率为1000瓦；所述第4曲率半径范围为大于等于80米且小于90米，所述第4射频功率为1100瓦。

综合上面可知，在本实施例的技术方案中，硅片的曲率半径与在硅片上淀积薄膜时所述第二射频发生器所采用的选定射频功率之间的对应关系如下表所示：

硅片的曲率半径(R)	淀积薄膜时第二射频发生器所采用的选定射频功率
		50≤R＜60	800瓦
60≤R＜70	900瓦
		70≤R＜80	1000瓦
80≤R＜90	1100瓦
		R＞90	1200瓦

在本实施例中，可以在PECVD装置内设置一射频功率调节器，当在反应腔室内淀积薄膜时，该射频功率调节器用于根据测量仪的测量结果(即硅片的曲率半径)调节第二射频发生器的射频功率。该射频功率调节器存储有硅片的曲率半径与在硅片上淀积薄膜时所述第二射频发生器所采用的选定射频功率之间的对应关系。在该射频功率调节器收到测量仪的测量结果之后，根据存储的对应关系找出在硅片上淀积薄膜时所述第二射频发生器应该采用的选定射频功率，并控制第二射频发生器在该选定射频功率下工作。

具体地，在本实施例中，射频功率调节器包括：存储单元，用于存储设定的硅片曲率半径范围、以及对应的淀积薄膜时第二射频发生器应采用的射频功率；判断单元，基于所述存储单元存储的硅片曲率半径范围对所述测量仪的测量结果进行判断，获得淀积薄膜时第二射频发生器应采用的射频功率；执行单元，用于根据所述判断单元的输出结果将第二射频发生器调节至所需射频功率。

需说明的的是，在其他实施例中，所述N也可以不等于4，它可以为任意不小于2的整数。

在本实施例中，无论硅片的曲率半径为多少，淀积薄膜时第一射频发生器均在恒定不变的射频功率下工作。在具体实施例中，第一射频发生器的射频功率为1000瓦至1300瓦。

在本实施例中，所述第一射频发生器的射频频率为13.56MHz(兆赫兹)，所述第二射频发生器的射频频率为200KHz至400KHz(千赫兹)。

在本实施例中，淀积薄膜的工艺条件还包括：所采用的反应气体为SiH₄、N₂O和SiF₄的混合气体，SiH₄的流量为270sccm至350sccm，N₂O的流量为9000sccm至11000sccm，SiF₄的流量为600sccm至900sccm，反应温度为400摄氏度至450摄氏度，反应压强为1.5托至3托。在该工艺条件下所获得的氧化硅薄膜为氟化玻璃。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种利用PECVD工艺淀积薄膜的方法，其特征在于，包括：

将硅片置于PECVD装置的反应腔室内，所述PECVD装置具有第一、二射频发生器，所述第一射频发生器的射频频率大于第二射频发生器的射频频率，所述第二射频发生器设置在下限射频功率至上限射频功率的范围内工作，以使淀积薄膜的不平整度、折射率、淀积速率均符合要求；所述第一射频发生器通过网络匹配器与气体喷淋头电连接，所述第二射频发生器与加热器电连接；

向所述反应腔室内通入反应气体，并使所述第一射频发生器产生第一射频信号、所述第二射频发生器在选定射频功率下产生第二射频信号，以在所述硅片上淀积薄膜，其中，所述第一射频信号用于将反应腔室内的气体等离子化，所述第二射频信号用于引导等离子体在硅片表面的淀积，以控制所淀积薄膜的热膨胀系数，从而控制薄膜的应力；所述选定射频功率大于等于所述下限射频功率、小于等于所述上限射频功率，且根据所述硅片的曲率半径来确定：

当所述硅片的曲率半径大于第一预设值时，所述选定射频功率等于所述上限射频功率，所述第一预设值满足：待淀积薄膜的硅片的曲率半径设置为所述第一预设值时硅片不会断裂；

当所述硅片的曲率半径小于等于所述第一预设值时，所述选定射频功率小于所述上限射频功率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，设定一小于所述第一预设值的第二预设值，将所述第二预设值至第一预设值的范围划分为N个依次增大的第1曲率半径范围、第2曲率半径范围、……、第N曲率半径范围，所述N不小于2，相邻两个曲率半径范围具有一个共同的端点；

在所述下限射频功率至上限射频功率的范围内选定N个依次增大的第1射频功率、第2射频功率、……、第N射频功率，所述第1射频功率等于所述下限射频功率，所述第N射频功率小于所述上限射频功率；

当所述硅片的曲率半径位于第i曲率半径范围内时，所述选定射频功率等于第i射频功率，1≤i≤N。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述薄膜为后段互连工艺中作为绝缘介质层的氧化硅薄膜，所述下限射频功率为800W，所述上限射频功率为1200W。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述硅片直径为200mm，所述第一预设值为90米，所述第二预设值为50米。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，N个曲率半径范围是由所述第二预设值至第一预设值的范围等差划分而成，N个依次增大的射频功率构成等差数列。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，N等于4；

所述第1曲率半径范围为大于等于50米且小于60米，所述第1射频功率为800瓦；

所述第2曲率半径范围为大于等于60米且小于70米，所述第2射频功率为900瓦；

所述第3曲率半径范围为大于等于70米且小于80米，所述第3射频功率为1000瓦；

所述第4曲率半径范围为大于等于80米且小于90米，所述第4射频功率为1100瓦。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一射频发生器的射频频率为13.56MHz，所述第二射频发生器的射频频率为200KHz至400KHz。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，淀积薄膜时所述第一射频发生器的射频功率为1000瓦至1300瓦。

9.如权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，向所述反应腔室内通入反应气体之前，测量硅片的曲率半径，包括：

沿垂直方向向硅片的正面边缘区域发射激光束，所述激光束遇到硅片的正面后反射出激光束；

测量发射的激光束与反射的激光束之间的夹角θ；

计算所述硅片正面边缘区域对应位置的曲率半径R，R＝(D/2)/(sinθ/2)，D为硅片的直径。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述PECVD装置还包括：加载锁定室和交换室，硅片曲率半径的测量步骤在所述加载锁定室内进行。

11.一种PECVD装置，其特征在于，包括：

反应腔室；

第一射频发生器，通过网络匹配器与气体喷淋头电连接，用于产生第一射频信号；所述第一射频信号用于将反应腔室内的气体等离子化；

第二射频发生器，与加热器电连接，用于产生第二射频信号；所述第二射频信号用于引导等离子体在硅片表面的淀积，以控制所淀积薄膜的热膨胀系数，从而控制薄膜的应力；所述第二射频发生器的射频频率小于第一射频发生器的射频频率；

测量仪，用于测量硅片的曲率半径；

射频功率调节器，在所述反应腔室内淀积薄膜时用于根据所述测量仪的测量结果调节所述第二射频发生器的射频功率。

12.如权利要求11所述的PECVD装置，其特征在于，所述测量仪包括：

发射单元，用于沿垂直方向向硅片的正面边缘区域发射激光束；

接收单元，接收自所述硅片正面边缘区域反射的激光束；

测量单元，用于测量发射的激光束与反射的激光束之间的夹角θ；

计算单元，用于计算所述硅片正面边缘区域对应位置的曲率半径R，R＝(D/2)/(sinθ/2)，D为所述硅片的直径。

13.如权利要求11所述的PECVD装置，其特征在于，所述射频功率调节器包括：

存储单元，用于存储设定的硅片曲率半径范围、以及对应的淀积薄膜时第二射频发生器应采用的射频功率；

判断单元，基于所述存储单元存储的硅片曲率半径范围对所述测量仪的测量结果进行判断，获得淀积薄膜时第二射频发生器应采用的射频功率；

执行单元，用于根据所述判断单元的输出结果将第二射频发生器调节至所需射频功率。