CN109778141A - 多晶硅薄膜的沉积方法 - Google Patents

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顾武强
姜波
张凌越
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Abstract

本发明提供了一种多晶硅薄膜的沉积方法，包括：将基板放置于用于沉积多晶硅薄膜的设备内；向设备内通入硅烷，对基板进行多晶硅薄膜沉积，所述多晶硅薄膜的材料为掺杂磷多晶硅；停止通入硅烷；向设备内通入磷烷并持续一定的时间；停止通入磷烷，将基板从设备内取出。在本发明提供的多晶硅薄膜的沉积方法中，多晶硅薄膜沉积结束后，关闭硅烷，将磷烷以设定的流量继续通入设备内，通入的磷烷分解出磷掺杂到硅当中，可以改善结晶颗粒的尺寸的均匀性，从而减少多晶硅薄膜上的颗粒缺陷。

Description

多晶硅薄膜的沉积方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种多晶硅薄膜的沉积方法。
背景技术
运用LPCVD(低压力化学气相沉积法)技术沉积掺杂磷多晶硅薄膜已经广泛用于VLSI(超大规模集成电路)制造。LPCVD具有沉积温度低，薄膜成分和厚度易控，薄膜厚度与沉积时间呈正比，均匀性与重复性好，台阶覆盖能力好，操作方便等优点。LPCVD使用炉管机台批处理工艺，一次可将一百片或一百五十片晶圆放在垂直的晶舟上，在设定时间内将固定量的特殊反应气体从反应腔底部或喷射石英管通入反应炉内，在全部的晶圆表面同时沉积薄膜。
但是，目前掺杂磷多晶硅薄膜沉积浮栅工艺中，可能出现颗粒缺陷问题，这些颗粒缺陷在掺杂磷多晶硅薄膜沉积后无法通过当站加扫出来，造成对产品质量的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多晶硅薄膜的沉积方法，能够减少薄膜表面的颗粒缺陷。
为了达到上述目的，本发明提供了一种多晶硅薄膜的沉积方法，包括：
将基板放置于用于沉积多晶硅薄膜的设备内；
向设备内通入硅烷，对基板进行多晶硅薄膜沉积，所述多晶硅薄膜的材料为掺杂磷多晶硅；
停止通入硅烷；
向设备内通入磷烷并持续一定的时间；
停止通入磷烷，将基板从设备内取出。
可选的，在所述的多晶硅薄膜的沉积方法中，所述硅烷为特气硅烷。
可选的，在所述的多晶硅薄膜的沉积方法中，所述基板包括晶圆。
可选的，在所述的多晶硅薄膜的沉积方法中，多晶硅薄膜沉积的温度为400摄氏度-600摄氏度。
可选的，在所述的多晶硅薄膜的沉积方法中，所述沉积多晶硅薄膜的设备为加热炉管。
可选的，在所述的多晶硅薄膜的沉积方法中，向设备内通入硅烷的流量为200sccm-20000sccm。
可选的，在所述的多晶硅薄膜的沉积方法中，多晶硅薄膜沉积的时间小于1小时。
可选的，在所述的多晶硅薄膜的沉积方法中，向设备内通入磷烷持续的时间大于10s。
可选的，在所述的多晶硅薄膜的沉积方法中，向设备内通入磷烷的流量为10sccm-500sccm。
可选的，在所述的多晶硅薄膜的沉积方法中，向设备内通入的磷烷的温度400摄氏度-600摄氏度。
在本发明提供的多晶硅薄膜的沉积方法中，将基板放置于用于沉积多晶硅薄膜的设备内；向设备内通入硅烷，对基板进行多晶硅薄膜沉积；停止通入硅烷，对设备内通入磷烷并持续一定的时间；将基板从设备内取出。多晶硅薄膜沉积结束后，关闭硅烷，将磷烷以设定的流量继续通入设备内，通入的磷烷分解出磷掺杂到硅当中，可以改善结晶颗粒的尺寸的均匀性，从而减少多晶硅薄膜上的颗粒缺陷。
附图说明
图1是本发明实施例的多晶硅薄膜的沉积方法的流程图；
图2是现有技术的晶圆上晶粒缺陷示意图；
图3是本发明实施例的晶圆上晶粒缺陷示意图；
其中：110-晶圆、120-颗粒缺陷、210-晶圆、220-颗粒缺陷。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参照图1，本发明提供了一种多晶硅薄膜的沉积方法，包括：
S11：将基板放置于用于沉积多晶硅薄膜的设备内；
S12：向设备内通入硅烷，对基板进行多晶硅薄膜沉积，所述多晶硅薄膜的材料为掺杂磷多晶硅；
S13：停止通入硅烷；
S14：向设备内通入磷烷并持续一定的时间；
S15：停止通入磷烷，将基板从设备内取出。
本实施例中，所述硅烷为特气硅烷。硅烷作为一种提供硅组分的气体源，可用于制造高纯度多晶硅、单晶硅、微晶硅、非晶硅、氮化硅、氧化硅、异质硅、各种金属硅化物。硅烷广泛应用于微电子、光电子工业，用于制造太阳电池、平板显示器、玻璃和钢铁镀层，并且是迄今世界上唯一的大规模生产粒状高纯度硅的中间产物。
本实施例中，所述基板包括晶圆。同样，低压力化学气相沉积法也可以在玻璃或陶瓷上通过化学气相沉积等技术形成一层多晶硅薄膜，所以，基板也可以是玻璃或陶瓷。低压力化学气相沉积法中，多晶硅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。特别是被用在大规模生产的微机电系统和纳米机电系统(NEMS)、太阳能电池、甚至对于各种基板上的滚压工艺技术都是有用的。目前通过PECVD方法得到的多晶硅薄膜的主要的化学方程式如下：SiH4(g)→Si(s)+2H2(g)，在多晶硅薄膜的沉积过程中，硅烷气体被分解成多种新的粒子：原子、自由基团以及各种离子等等离子体。这些新的粒子通过迁移、脱氢等一系列复杂的过程后沉积于基板上，但是可能由于结晶粒度的尺寸比较大造成颗粒叠加引起缺陷。
本实施例中，多晶硅薄膜沉积的温度为400摄氏度-600摄氏度。例如，使用硅烷沉积多晶硅薄膜时所使用的温度可以是530摄氏度。多晶硅薄膜的沉积是采用LPCVD(低压化学气相沉积)技术沉积参杂磷多晶硅薄膜的，已经广泛用于VLSI制造。LPCVD具有沉积温度低，薄膜成分和厚度易控，薄膜厚度与沉积时间呈正比，均匀性与重复性好，操作方便等优点。
本实施例中，所述沉积多晶硅薄膜的设备为加热炉管，所述基板通过晶舟放入加热炉管内。加热炉管可以进行批处理薄膜沉积，一次可将一百片或一百五十片晶圆放在垂直的晶舟上，同时反应沉积薄膜。在设定时间内将固定量的特殊反应气体从加热炉管的反应腔底部或喷射石英管通入反应炉内，在530摄氏度的温度下，可以在全部的晶圆表面同时沉积薄膜。
本实施例中，向设备内通入硅烷的流量为200sccm-20000sccm。使用的硅烷的总的流量为200sccm-20000sccm，例如，10000sccm。
本实施例中，多晶硅薄膜沉积的时间小于1小时。
本实施例中，向设备内通入磷烷持续的时间大于10s。
本实施例中，向设备内通入磷烷的流量为10sccm-500sccm。
本实施例中，向设备内通入的磷烷的温度400摄氏度-600摄氏度。通入硅烷进行多晶硅薄膜沉积，沉积完毕后，关闭硅烷通道，继续向设备内通入磷烷，具体的，通入磷烷的时间大于10s，通入总的流量为200sccm，通入的磷烷的温度为500摄氏度。通入的磷烷经过如下反应：PH3(磷烷)→P+3H，PH3(磷烷)分解出P(磷)掺杂到SiH4(硅烷)分解出的Si里,通过物理掺杂，可以改善颗粒尺寸均匀性，从而改善多晶硅薄膜上的颗粒缺陷。
参照图2和图3，从图2中可以看出，晶圆110上有较多的颗粒缺陷120，图3中可以看出，晶圆210上的颗粒缺陷相对较少，图2和图3的对比可知，采用了本发明实施例的多晶硅薄膜的沉积方法可以使晶圆上的颗粒缺陷降低。
综上，在本发明实施例提供的多晶硅薄膜的沉积方法中，将基板放置于用于沉积多晶硅薄膜的设备内；向设备内通入硅烷，对基板进行多晶硅薄膜沉积；停止通入硅烷，对设备内继续通入磷烷并持续一定的时间；将基板从设备内取出。多晶硅薄膜沉积结束后，关闭特气硅烷，将磷烷以设定的流量继续通入设备内，通入的磷烷分解出磷掺杂到硅当中，可以改善结晶颗粒的尺寸的均匀性，从而减少多晶硅薄膜上的颗粒缺陷。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多晶硅薄膜的沉积方法，其特征在于，包括：
将基板放置于用于沉积多晶硅薄膜的设备内；
向设备内通入硅烷，对基板进行多晶硅薄膜沉积，所述多晶硅薄膜的材料为掺杂磷多晶硅；
停止通入硅烷；
向设备内通入磷烷并持续一定的时间；
停止通入磷烷，将基板从设备内取出。
2.如权利要求1所述的多晶硅薄膜的沉积方法，其特征在于，所述硅烷为特气硅烷。
3.如权利要求1所述的多晶硅薄膜的沉积方法，其特征在于，所述基板包括晶圆。
4.如权利要求1所述的多晶硅薄膜的沉积方法，其特征在于，多晶硅薄膜沉积的温度为400摄氏度-600摄氏度。
5.如权利要求1所述的多晶硅薄膜的沉积方法，其特征在于，所述沉积多晶硅薄膜的设备为加热炉管。
6.如权利要求1所述的多晶硅薄膜的沉积方法，其特征在于，向设备内通入硅烷的流量为200sccm-20000sccm。
7.如权利要求1所述的多晶硅薄膜的沉积方法，其特征在于，多晶硅薄膜沉积的时间小于1小时。
8.如权利要求1所述的多晶硅薄膜的沉积方法，其特征在于，向设备内通入磷烷持续的时间大于10s。
9.如权利要求1所述的多晶硅薄膜的沉积方法，其特征在于，向设备内通入磷烷的流量为10sccm-500sccm。
10.如权利要求1所述的多晶硅薄膜的沉积方法，其特征在于，向设备内通入的磷烷的温度400摄氏度-600摄氏度。
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