CN107464743A - 非晶硅薄膜成膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非晶硅薄膜成膜方法,包含:第1步,对覆盖有二氧化硅层的硅基板进行预热处理;第2步,对预热过的硅基板进行第一次等离子体处理;第3步,进行第一次非晶硅成膜;第4步,进行第二次等离子体处理;第5步,进行第二次非晶硅成膜。本发明所述的非晶硅薄膜成膜方法,能够有效的防止成膜时鼓包的存在,可以在使用微量掺杂元素的情况下获得较平坦化的非晶硅薄膜,同时该方法的可操作性较强,由于掺杂元素较少,又助于后续非晶硅薄膜的刻蚀残留改善。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域,特别是指一种MEMS工艺过程中使用到的非晶硅薄膜成膜方法。
背景技术
微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System),也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等,是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的,融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。
微机电系统是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。MEMS是一项革命性的新技术,广泛应用于高新技术产业,是一项关系到国家的科技发展、经济繁荣和国防安全的关键技术。MEMS侧重于超精密机械加工,涉及微电子、材料、力学、化学、机械学诸多学科领域。它的学科面涵盖微尺度下的力、电、光、磁、声、表面等物理、化学、机械学的各分支。MEMS是一个独立的智能系统,可大批量生产,其系统尺寸在几毫米乃至更小,其内部结构一般在微米甚至纳米量级。常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器等等以及它们的集成产品。
在MEMS工艺过程中,非晶硅是一种常用材料。非晶硅是硅的同素异形体形式,能够以薄膜形式沉积在各种基板上,为各种电子应用提供某些独特的功能。非晶硅被用在大规模生产的微机电系统(MEMS)和纳米机电系统(NEMS)、太阳能电池、微晶硅和微非晶硅、甚至对于各种基板上的滚压工艺技术都是有用的。常规的非晶硅成膜方法,是在玻璃基板上直接成膜,但这种方法容易形成鼓包。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种非晶硅薄膜成膜方法,形成高平坦度的无鼓包的非晶硅薄膜。
为解决上述问题,本发明所述的非晶硅薄膜成膜方法,包含如下的步骤:
第1步,对覆盖有二氧化硅层的硅基板进行预热处理;
第2步,对预热过的硅基板进行第一次等离子体处理;
第3步,进行第一次非晶硅成膜;
第4步,进行第二次等离子体处理;
第5步,进行第二次非晶硅成膜。
所述第2步中,采用Ar等离子体进行处理,防止硅氢键合影响非晶硅成膜。
所述氩气等离子体处理采用干法刻蚀中的等离子轰击方法,工艺温度为100~500℃,工艺压力为1~10torr,工艺时间为10~30s。
所述两次非晶硅成膜,最后总成膜厚度在1微米以上。
所述第4步中,采用氩气等离子体对非晶硅膜进行表面处理。
所述氩气等离子体处理采用干法刻蚀中的等离子轰击方法,工艺温度为100~500℃,工艺压力为1~10torr,工艺时间为10~30s。
本发明所述的非晶硅薄膜成膜方法,能够有效的防止成膜时鼓包的存在,可以在使用微量掺杂元素的情况下获得较平坦化的非晶硅薄膜,同时该方法的可操作性较强,由于掺杂元素较少,又助于后续非晶硅薄膜的刻蚀残留改善。
附图说明
图1~4是本发明工艺步骤图。
图5是本发明工艺流程图。
附图标记说明
1是硅衬底,2是二氧化硅层,3是非晶硅层。
具体实施方式
本发明所述的非晶硅薄膜成膜方法,最后总成膜厚度不小于1微米,包含如下的步骤:
第1步,对覆盖有二氧化硅层的硅基板进行预热处理。
第2步,对预热过的硅基板进行第一次等离子体处理。由于需要成膜1μm以上厚度的非晶硅,采用Ar等离子体进行处理,防止硅氢键合影响非晶硅成膜而产生鼓包。工艺温度为100~500℃,工艺压力为1~10torr,工艺时间为10~30s。
第3步,进行第一次非晶硅成膜。
第4步,进行第二次等离子体处理。工艺温度为100~500℃,工艺压力为1~10torr,工艺时间为10~30s。由于非晶结构当成膜厚度继续增加时依然会有鼓包产生,此时需要再次对成膜的非晶硅表面处理,用以防止鼓包的产生。
第5步,进行第二次非晶硅成膜,两次成膜后非晶硅膜层完成。
上述工艺防止非晶硅薄膜鼓包的原理是,在氧化硅表面的Si-O键会在空气中吸收空气的H2O形成-OH基团,形成氢键,具有范德华色散力和偶极-偶极引力,这些作用力严重影响非晶硅的成膜,从而导致成膜后的硅表面表现为鼓包出现。当等离子处理过以后,Si-OH键被破坏,成膜时就不会有鼓包产生。
以上仅为本发明的优选实施例,并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种非晶硅薄膜成膜方法,其特征在于:包含如下的步骤:
第1步,对覆盖有二氧化硅层的硅基板进行预热处理;
第2步,对预热过的硅基板进行第一次等离子体处理;
第3步,进行第一次非晶硅成膜;
第4步,进行第二次等离子体处理;
第5步,进行第二次非晶硅成膜。
2.如权利要求1所述的非晶硅薄膜成膜方法,其特征在于:所述第2步中,采用氩气等离子体进行处理,防止硅氢键合影响非晶硅成膜。
3.如权利要求2所述的非晶硅薄膜成膜方法,其特征在于:所述氩气等离子体处理采用干法刻蚀中的等离子轰击方法,工艺温度为100~500℃,工艺压力为1~10torr,工艺时间为10~30s。
4.如权利要求1所述的非晶硅薄膜成膜方法,其特征在于:所述两次非晶硅成膜,最后总成膜厚度在1微米以上。
5.如权利要求1所述的非晶硅薄膜成膜方法,其特征在于:所述第4步中,采用氩气等离子体对非晶硅膜进行表面处理。
6.如权利要求5所述的非晶硅薄膜成膜方法,其特征在于:所述氩气等离子体处理采用干法刻蚀中的等离子轰击方法,工艺温度为100~500℃,工艺压力为1~10torr,工艺时间为10~30s。
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2017
- 2017-07-17 CN CN201710579002.4A patent/CN107464743A/zh active Pending
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