CN115377229A - 一种二氧化硅钝化膜及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二氧化硅钝化膜及其制作方法，所属光通信技术领域，二氧化硅钝化膜的制作方法包括：在衬底上沉积SiO2层；在SiO2层上沉积SiONx层；在SiONx层上沉积SiO2钝化层。现有技术中存在的PECVD沉积的SiO2一般都具有较大的压应力，这使得在后工序的划裂片工艺中，会因薄膜应力过大，导致部分SiO2脱落等问题，本发明通过在SiO2中间沉积SiONx层来减小膜系的应力，能够减少划裂片工艺因SiO2应力过大导致SiO2薄膜破损的情况。在衬底上先沉积一层SiO2，再沉积一层氮氧化硅，再在氮氧化硅上沉积一层SiO2。SiONx的应力较小，在两层SiO2之间，能够起到很好的缓冲作用，从而能够降低膜系的整体应力降低，减少了后面划裂片工艺因应力过大导致缺角的问题，降低掉膜比例，保证了产品良率。
Description
技术领域
本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种二氧化硅钝化膜及其制作方法。
背景技术
SiO2膜是一种无定形玻璃状结构的电解质膜，为近程有序网状结构，是半导体硅器件的优良的表面保护膜和钝化膜。目前，在光通讯领域中，SiO2钝化膜一直起着非常重要的作用。一般来说，SiO2薄膜是有压应力的，当SiO2薄膜沉积到一定得厚度后，会因为应力的原因造成龟裂，无法达到工艺要求。
现光通讯行业基本上都是采用等离子增强化学气相沉积机(PECVD)沉积SiO2，但PECVD沉积的SiO2一般都具有较大的压应力，这使得在后工序的划裂片工艺中，会因薄膜应力过大而导致部分SiO2脱落，而且在后续的金丝键合工艺中也容易产生SiO2脱落的情况。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的PECVD沉积的SiO2一般都具有较大的压应力，这使得在后工序的划裂片工艺中，会因薄膜应力过大，导致部分SiO2脱落等问题，本发明提供一种二氧化硅钝化膜及其制作方法，在SiO2中间沉积SiONx层来减小膜系的应力，能够减少划裂片工艺因SiO2应力过大导致SiO2薄膜破损的情况，提升金丝键合的可靠性提高产品良率。其具体技术方案为：
一种二氧化硅钝化膜的制作方法，二氧化硅钝化膜的制作方法包括：在衬底上沉积SiO2层；在SiO2层上沉积SiONx层；在SiONx层上沉积SiO2钝化层。
另外，本发明提供的上述技术方案中的一种二氧化硅钝化膜的制作方法还可以具有如下附加技术特征：
可选的，衬底为单抛面InP或InGaAs衬底。
可选的，SiO2层、SiONx层和SiO2钝化层均采用等离子增强化学气象沉积机进行沉积。
可选的，在衬底上沉积SiO2层，还包括：控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～400sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1200sccm，沉积3min～7min。
可选的，SiO2层沉积的厚度为100nm到200nm。
可选的，在SiO2层上沉积SiONx层，还包括：控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～400sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1200sccm，氨气的流量为10sccm～40sccm，沉积10s～50s。
可选的，在SiONx层上沉积SiO2钝化层，还包括：控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～400sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1200sccm，沉积3min～7min。
可选的，SiONx层沉积的厚度为3nm到10nm。
可选的，SiO2钝化层沉积的厚度为100nm到200nm。
本申请的另一方面，提供了一种二氧化硅钝化膜，二氧化硅钝化膜还包括：衬底以及由下至上依次沉积在衬底上的SiO2层、SiONx层和SiO2钝化层。
本发明的一种二氧化硅钝化膜及其制作方法，与现有技术相比，有益效果为：
本发明提出了一种适用于光通行业InP或者InGaAs衬底的激光器或探测器芯片上用来作为刻蚀掩膜的二氧化硅钝化膜，通过在SiO2中间沉积SiONx层来减小膜系的应力，能够减少划裂片工艺因SiO2应力过大导致SiO2薄膜破损的情况，提升金丝键合的可靠性。在衬底上先沉积一层SiO2，再沉积一层氮氧化硅，再在氮氧化硅上沉积一层SiO2。在两层SiO2之间，能够起到很好的缓冲作用，从而能够降低膜系的整体应力降低，减少了后面划裂片工艺因应力过大导致缺角的问题，降低掉膜比例。在二氧化硅钝化膜作为刻蚀掩膜时，该膜系在图形上能够保持正常精度，在刻蚀的过程中因应力更小，在刻蚀的过程中受到高速离子团轰击带来的巨大能量后，不容易产生裂纹，保证了产品良率。
附图说明
图1为本发明实施例的一种二氧化硅钝化膜的制作方法的流程图；
图2为本发明实施例的一种二氧化硅钝化膜的结构示意图；
其中，图1至图2中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1、衬底；2、SiO2层；3、SiONx层；4、SiO2钝化层。
具体实施方式
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
结合参见图1-图2所示，根据本申请的实施例，一种二氧化硅钝化膜的制作方法，二氧化硅钝化膜的制作方法包括：在衬底上沉积SiO2层；在SiO2层上沉积SiONx层；在SiONx层上沉积SiO2钝化层。SiONx层能够在沉积SiO2钝化层之前沉积，通过在SiO2层和SiO2钝化层之间沉积SiONx层来减小膜系的应力，能够减少划裂片工艺因SiO2应力过大导致SiO2膜破损的情况产生，提高SiO2钝化膜的良率。
需要说明的是，SiNx层即为SiNx膜，SiONx层即为SiONx膜，SiO2钝化层即为SiO2膜。
衬底为单抛面InP或InGaAs衬底。通过使用单抛面InP或InGaAs作为衬底，用来作为光通信行业InP或InGaAs衬底的激光器或探测器芯片上的刻蚀掩膜或钝化层，不仅可以提供高刻蚀精度，还能够起到很好的保护作用，能够吸收在刻蚀过程中产生的高速离子团的轰击能量，刻蚀后不产生裂纹，从而提高InP或InGaAs衬底的激光器或探测器芯片的良率，保证产品质量。
SiO2层、SiONx层和SiO2钝化层均采用等离子增强化学气象沉积机进行沉积。采用相同的设备进行，在一定温度的基片上发生化学反应，沉积形成SiO2膜和SiONx膜，沉积速率快，稳定可靠。
在衬底上沉积SiO2层，还包括：控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～400sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1200sccm，沉积3min～7min。
SiO2层沉积的厚度为100nm到200nm。
在SiO2层上沉积SiONx层时，控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～400sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1200sccm，氨气的流量为10sccm～40sccm，沉积10s～50s。
在SiONx层上沉积SiO2钝化层时，控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～400sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1200sccm，沉积3min～7min。
SiONx层沉积的厚度为3nm到10nm。
SiO2钝化层沉积的厚度为100nm到200nm。
作为一种实施例，在300℃的温度下沉积SiO2层，控制沉积的射频功率为40W，5％硅烷流量为300sccm，一氧化二氮流量为1000sccm，沉积3min。保持其他参数不变，在沉积腔室继续通入流量为300sccm的硅烷、1000sccm的一氧化二氮和15sccm的氨气，直至氨气完全被消耗，沉积15s形成SiON层，继续沉积3min，形成SiO2钝化层。制作二氧化硅钝化膜后进行测试，得到数据如下表所示：
从前四组实验数据可以看出，当沉积的SiON层基本不变时，SiO2层厚度在130nm左右，SiO2钝化层厚度在140nm左右时，膜系整体的应力达到最低值。从五组试验数据可以看出，在在SiO2中间沉积SiON层后，膜系的应力均有明显减小，即在SiO2薄膜沉积时，在中间沉积一层氮氧化硅层，再继续沉积SiO2钝化层，能够使新膜系的应力小于原单层SiO2膜系的应力，进而减少了后面划裂片工艺因应力过大导致缺角的问题，降低掉膜比例。
结合参见图2所示，本实施例的另一方面，提供了一种二氧化硅钝化膜，二氧化硅钝化膜还包括：衬底以及由下至上依次沉积在衬底上的SiO2层、SiONx层和SiO2钝化层。通过在衬底上先沉积一层SiO2，再沉积一层氮氧化硅层，再在氮氧化硅层上沉积一层SiO2钝化层。SiONx层的应力较小，在两个SiO2层之间，能够起到很好的缓冲作用，从而能够降低整个膜系的应力，减小了膜系整体的应力。当膜系作为刻蚀掩膜时，能够起到很好的保护作用，能够吸收在刻蚀过程中高速离子团的轰击产生的能量，刻蚀后不生成裂纹，提高了膜系的良率，保证生产质量。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种二氧化硅钝化膜的制作方法，其特征在于，所述二氧化硅钝化膜的制作方法包括：
在衬底上沉积SiO2层；
在SiO2层上沉积SiONx层；
在SiONx层上沉积SiO2钝化层。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化硅钝化膜的制作方法，其特征在于：
所述衬底为单抛面InP或InGaAs衬底。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化硅钝化膜的制作方法，其特征在于：
SiO2层、SiONx层和SiO2钝化层均采用等离子增强化学气象沉积机进行沉积。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化硅钝化膜的制作方法，其特征在于，所述在衬底上沉积SiO2层，还包括：
控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～400sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1200sccm，沉积3min～7min。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化硅钝化膜的制作方法，其特征在于：
所述SiO2层沉积的厚度为100nm到200nm。
6.根据权利要求4所述的一种二氧化硅钝化膜的制作方法，其特征在于，所述在SiO2层上沉积SiONx层，还包括：
控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～400sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1200sccm，氨气的流量为10sccm～40sccm，沉积10s～50s。
7.根据权利要求6所述的一种二氧化硅钝化膜的制作方法，其特征在于，所述在SiONx层上沉积SiO2钝化层，还包括：
控制沉积的射频功率为20W～50W，5％硅烷流量为100sccm～400sccm，一氧化二氮流量为800sccm～1200sccm，沉积3min～7min。
8.根据权利要求1所述的一种二氧化硅钝化膜的制作方法，其特征在于：
所述SiONx层沉积的厚度为3nm到10nm。
9.根据权利要求1所述的一种二氧化硅钝化膜的制作方法，其特征在于：
所述SiO2钝化层沉积的厚度为100nm到200nm。
10.一种二氧化硅钝化膜，其特征在于，所述二氧化硅钝化膜还包括：
衬底以及由下至上依次沉积在所述衬底上的SiO2层、SiONx层和SiO2钝化层。
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