CN1276993C - 利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，于一等离子体化学气相沉积腔体中，以等离子体辅助化学反应，在基板上形成薄膜。然后，在取出基板后将清洁气体导入腔体中，以去除腔体内的附着物。随后，在下一批基板置入腔体前施行一预沉积制作工艺，以隔绝清洁过程的污染物。然后，施行一放电等离子体制作工艺，以降低预沉积薄膜表面累积电荷的数量。
Description
技术领域
本发明是有关一种半导体沉积制作工艺，且特别是有关于一种利用等离子体化学气相沉积法(plasma enhanced chemical vapordeposition，简称PECVD)沉积薄膜的方法。
背景技术
目前化学气相沉积制作工艺已经是半导体制作工艺中最重要与主要的薄膜沉积制作工艺。举凡所有半导体器件所需要的薄膜，无论是导体、半导体或是介电材料(dielectrics)都可以凭借化学气相沉积法来制得。因为化学气相沉积是凭借反应气体间的化学反应来产生所需的薄膜，所以利用此法所制作的薄膜材料在结晶性(crystallinity)和理想配比(stoichiometry)等与材质特性相关的一些性质上较为优良。
而为了降低反应所需的温度，以达到调降制作工艺热预算(thermal budget)的目的，所谓的“等离子体化学气相沉积法”已逐渐成为主要的薄膜沉积制作工艺之一。通常在等离子体化学气相沉积腔体(PECVD chamber)内，于基板上沉积薄膜的方法包括施行等离子体化学气相沉积制作工艺，然后在无基板的情形下清洁腔体，再进行预沉积(pre-deposition)制作工艺，以隔绝来自清洁腔体的制作工艺中的污染物(contamination)。之后，再进行下一个沉积制作工艺。
然而，当沉积在基板上的薄膜是一种绝缘材质层(insulatingmaterial layer)或是高电阻的薄膜如本征非晶硅(intrinsicamorphous silicon)时，等离子体化学气相腔体器壁和电极的表面会累积大量电荷。此时，如欲继续进行下一批基板的薄膜沉积，则等离子体的分布形状将会受到累积电荷分布不均的影响，而造成沉积后的薄膜膜厚均匀度变差。
发明内容
本发明的目的在提供一种利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，以降低腔体内器壁和电极表面的累积电荷。
本发明的再一目的在提供一种利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，以避免等离子体的分布形状受到累积电荷分布不均的影响。
本发明的另一目的在提供一种利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，以改善薄膜厚度的均匀度。
根据上述与其它目的，本发明提出一种利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，于一等离子体化学气相沉积腔体中，以等离子体辅助化学反应，在基板上形成薄膜。此方法包括下列步骤：步骤a.施行一等离子体化学气相沉积，以于该基板上形成薄膜。步骤b.将基板从腔体内取出。步骤c.对于腔体进行一清洁制作工艺。步骤d.对于腔体进行一预沉积(pre-deposition)制作工艺。步骤e.对于腔体施行一放电等离子体制作工艺(discharge plasmatreatment)。步骤f，放入下一批基板。步骤g.重复步骤a到f。
在本发明一实施例中，清洁制作工艺包括输入一清洁气体(cleaning gas)至腔体中。
在本发明一实施例中，清洁气体包括含氟基的气体。此外，清洁气体包括三氟化氮。
在本发明一实施例中，薄膜包括绝缘材质层。
在本发明一实施例中，薄膜包括一高电阻的薄膜。此外，高电阻的薄膜包括本征非晶硅。
在本发明一实施例中，放电等离子体处理所使用的气体包括氢气、氮气、氩气与氦气其中之一。
在本发明一实施例中，放电等离子体处理所使用的气体选自于包括氢气、氮气、氩气与氦气的混合气体的族群。
根据上述与其它目的，本发明提出一种利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其包括下列步骤：首先，于一腔体中施行一等离子体化学气相沉积，以于一第一批基板上形成一薄膜。将第一批基板从腔体内取出，然后对腔体进行一清洁制作工艺。对腔体进行一预沉积制作工艺，然后施行一放电等离子体制作工艺。将一第二批基板放入腔体，然后施行等离子体化学气相沉积，以于该第二批基板上形成薄膜。
在本发明一实施例中，清洁制作工艺包括输入一清洁气体(cleaning gas)至腔体中。
在本发明一实施例中，清洁气体包括含氟基的气体。此外，清洁气体包括三氟化氮。
在本发明一实施例中，薄膜包括绝缘材质层。
在本发明一实施例中，薄膜包括一高电阻的薄膜。此外，高电阻的薄膜包括本征非晶硅。
在本发明一实施例中，放电等离子体处理所使用的气体包括氢气、氮气、氩气与氦气其中之一。
在本发明一实施例中，放电等离子体处理所使用的气体选自于包括氢气、氮气、氩气与氦气的混合气体的族群。
本发明凭借预沉积之后的放电等离子体处理，大量降低腔体内器壁和电极表面的累积电荷数目，以使累积电荷的影响变小，进而改善沉积薄膜的厚度均匀度。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明。
附图说明
图1是依照本发明一较佳实施例的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法的步骤图。
标记说明：
100：施行等离子体化学气相沉积，以于基板上形成薄膜
110：取出基板
120：进行一清洁制作工艺
130：进行一预沉积制作工艺
140：施行一放电等离子体制作工艺
150：放入下一批基板
具体实施方式
本发明是一种利用等离子体化学气相沉积法(plasma enhancedchemical vapor deposition，简称PECVD)沉积薄膜的方法，主要是在进行预沉积制作工艺(pre-deposition process)后，施行一放电等离子体制作工艺(discharge plasma treatment)，借此以大量降低腔体(chamber)内器壁和电极表面的累积电荷数目，以使累积电荷的影响变小，进而改善沉积薄膜的厚度均匀度。而本发明可广泛应用于半导体制作工艺中，譬如以下的实施例。
图1是依照本发明一较佳实施例的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法的步骤图。
请参照图1，于步骤100，施行等离子体化学气相沉积，以于基板上形成薄膜，对置于等离子体化学气相沉积腔体中的基板，以等离子体辅助化学反应，在其上形成一层薄膜，直到完成沉积制作工艺。
之后，于步骤110中，取出基板，于保持腔体真空下将基板由等离子体化学气相沉积腔体取出。
之后，于步骤120中，进行一清洁制作工艺(cleaning)，将清洁气体(cleaning gas)导入腔体内，以等离子体辅助化学反应去除其中的附着物，用以改善微粒(particle)的问题，其中清洁气体例如是含有氟基的气体，譬如三氟化氮(NF3)。
接着，于步骤130中，进行一预沉积制作工艺，主要是在无基板的状态下进行沉积制作工艺，以隔绝来自清洁制作工艺中的污染物(contamination)，譬如氟离子。
然后，于步骤140中，施行一放电等离子体处理，尤其是当沉积的薄膜是一种绝缘材质层(insulating material layer)或是高电阻的薄膜如本征非晶硅(intrinsic amorphous silicon)时，腔体内电极的表面会累积大量电荷，而导致等离子体分布受到累积电荷分布不均的影响，造成膜厚均匀度变差。所以，本发明在预沉积制作工艺之后再施行一放电等离子体处理，其中所使用的气体选自于包括氢气(H2)、氮气(N2)、氩气(Ar)、氦气(He)或上述气体的混合气体的族群。
之后，于步骤150中，放入下一批基板，以重复步骤100进行薄膜沉积。
综上所述，本发明的特征包括：
1、本发明在预沉积制作工艺之后，再施行一放电等离子体处理，以大量降低当沉积薄膜是绝缘材质层或高电阻薄膜时，腔体内器壁和电极的表面所累积的电荷。
2、本发明由于能够降低累积电荷的数目，所以可使累积电荷对等离子体分布的影响变小。
3、由于本发明利用放电等离子体处理降低累积电荷，因此能够改善沉积薄膜的厚度均匀度。
虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
Claims (18)
1、一种利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，适于在放置于一腔体内的一基板上沉积一薄膜，其特征在于：其步骤包括：
a.施行一等离子体化学气相沉积，以于该基板上形成该薄膜；
b.将该基板从该腔体内取出；
c.对于该腔体进行一清洁制作工艺；
d.对于该腔体进行一预沉积制作工艺；
e.对于该腔体施行一放电等离子体制作工艺；
f，放入下一批基板；
g.重复步骤a到f。
2、如权利要求1所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该清洁制作工艺包括输入一清洁气体至该腔体中。
3、如权利要求2所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该清洁气体包括含氟基的气体。
4、如权利要求3所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该清洁气体包括三氟化氮。
5、如权利要求1所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该薄膜包括绝缘材质层。
6、如权利要求1所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该薄膜包括一高电阻的薄膜。
7、如权利要求6所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该高电阻的薄膜包括本征非晶硅。
8、如权利要求1所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该放电等离子体处理所使用的气体包括氢气、氮气、氩气与氦气其中之一。
9、如权利要求1所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该放电等离子体处理所使用的气体选自于包括氢气、氮气、氩气与氦气的混合气体的族群。
10、一种利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：包括：
于一腔体中施行一等离子体化学气相沉积，以于一第一批基板上形成一薄膜；
将该第一批基板从该腔体内取出；
对该腔体进行一清洁制作工艺；
对该腔体进行一预沉积制作工艺；
对该腔体施行一放电等离子体制作工艺；
将一第二批基板放入该腔体；
施行该等离子体化学气相沉积，以于该第二批基板上形成该薄膜。
11、如权利要求10所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该清洁制作工艺包括输入一清洁气体至该腔体中。
12、如权利要求11所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该清洁气体包括含氟基的气体。
13、如权利要求12所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该清洁气体包括三氟化氮。
14、如权利要求10所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该薄膜包括绝缘材质层。
15、如权利要求10所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于其中该薄膜包括一高电阻的薄膜。
16、如权利要求15所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该高电阻的薄膜包括本征非晶硅。
17、如权利要求10所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该放电等离子体处理所使用的气体包括氢气、氮气、氩气与氦气其中之一。
18、如权利要求10所述的利用等离子体化学气相沉积法沉积薄膜的方法，其特征在于：其中该放电等离子体处理所使用的气体选自于包括氢气、氮气、氩气与氦气的混合气体的族群。
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