一种双腔式等离子体沉积镀膜方法

摘要

本发明公开了一种双腔式等离子体沉积镀膜方法，包括如下步骤：(1)抽真空；(2)放置衬底并调整到所需的工艺位置；(3)向第一反应腔室和第二反应腔室内通入工艺气体，同时，向清洗气体进气通道内通入氮气；(4)调整两个反应腔室内的压力；(5)预热衬底，并对工艺气体进行射频处理，使工艺气体在射频的作用下形成等离子体，等离子体在衬底表面成膜，完成镀膜。本方法通过在向第一反应腔室和第二反应腔室通入工艺气体的同时，向清洗气体进气通道内通入氮气，破除了清洗气体进气通道的真空状态，平衡两端的压力，可以有效的消除两腔室间气流分配不均带来的沉积速率上的差异，从而提高晶圆间工艺的均一性。

权利要求

1.一种双腔式等离子体沉积镀膜方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将第一反应腔室、第二反应腔室、清洗气体进气通道和工艺气体进气通道抽真空，其中，清洗气体进气通道的进气口与远程等离子发生器的出气口连通，所述清洗气体进气通道的出气口为两个且分别与第一反应腔室和第二反应腔室的进气口连通，所述清洗气体进气通道的进气口距第一反应腔室的进气口和第二反应腔室的进气口的距离相同，所述工艺气体进气通道的进气口与工艺气体进气管路连通，所述工艺气体进气通道的出气口为两个且分别与第一反应腔室和第二反应腔室的进气口连通，所述工艺气体进气通道的出气口距第一反应腔室的进气口和第二反应腔室的进气口的距离相同；

(2)将衬底分别送入第一反应腔室和第二反应腔室内，并调整到所需的工艺位置；

(3)通过工艺气体进气通道向第一反应腔室和第二反应腔室内通入工艺气体，同时，向清洗气体进气通道内通入氮气；

(4)调整两个反应腔室内的压力至1～10torr；

(5)预热衬底至60～500摄氏度，并对第一反应腔室和第二反应腔室内的工艺气体进行射频处理，使工艺气体在射频的作用下形成等离子体，等离子体在衬底表面成膜，完成镀膜。

2.按照权利要求1所述的双腔式等离子体沉积镀膜方法，其特征在于：在步骤3中，氮气的用量<＝2000sccm。

3.按照权利要求1所述的双腔式等离子体沉积镀膜方法，其特征在于：在步骤4中，调整两个反应腔室内的压力至1.5～6torr。

4.按照权利要求1所述的双腔式等离子体沉积镀膜方法，其特征在于：在步骤5中，预热衬底至400摄氏度。

5.按照权利要求1所述的双腔式等离子体沉积镀膜方法，其特征在于：所述工艺气体进气通道的两个出气口分别连通于清洗气体进气通道的两个出气口处。

说明书

一种双腔式等离子体沉积镀膜方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体镀膜技术领域，特别提供了一种双腔式等离子体沉积镀膜方法。

背景技术

[0002] 现有双腔式等离子体处理装置在进行沉积镀膜前，需清洗反应腔室，具体地：将清洗气体通过远程等离子体发生器经管路送入两个反应腔室，反应腔室清洗完成后，需将反应腔室及装置内的所有管道抽真空，之后，工艺气体带着一定的压力被输入到两个反应腔室，然而，因为等离子体发生器与腔室之间的管路为真空状态，会有一部分工艺气体返流至上述管路内，返流的气体量带有随机性，会造成两个反应腔室间的气体分配不均，引起两腔室内沉积速率上的差异。

[0003] 目前，随着半导体技术的不断发展，对薄膜性能的要求不断提高，因此，提高等离子体工艺制程晶圆间的复制性及均一性，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

[0004] 鉴于此，本发明的目的在于提供一种双腔式等离子体沉积镀膜方法，以至少解决现有的双腔式等离子体沉积镀膜方法容易造成两腔镀膜存在差异，晶圆间的均一性差等问题。

[0005] 本发明提供了一种双腔式等离子体沉积镀膜方法，包括如下步骤：

[0006] (1)将第一反应腔室、第二反应腔室、清洗气体进气通道和工艺气体进气通道抽真空；

[0007] (2)将衬底分别送入第一反应腔室和第二反应腔室内，并调整到所需的工艺位置；

[0008] (3)通过工艺气体进气通道向第一反应腔室和第二反应腔室内通入工艺气体，同时，向清洗气体进气通道内通入氮气；

[0009] (4)调整两个反应腔室内的压力至1～10torr；

[0010] (5)预热衬底至60～500摄氏度，并对第一反应腔室和第二反应腔室内的工艺气体进行射频处理，使工艺气体在射频的作用下形成等离子体，等离子体在衬底表面成膜，完成镀膜。

[0011] 优选，在步骤3中，氮气的用量<＝2000sccm。

[0012] 进一步优选，在步骤4中，调整两个反应腔室内的压力至1.5～6torr。

[0013] 进一步优选，在步骤5中，预热衬底至400摄氏度。

[0014] 进一步优选，步骤1中的清洗气体进气通道的进气口与远程等离子发生器的出气口连通，所述清洗气体进气通道的出气口为两个且分别与第一反应腔室和第二反应腔室的进气口连通，所述清洗气体进气通道的进气口距第一反应腔室的进气口和第二反应腔室的进气口的距离相同，所述工艺气体进气通道的进气口与工艺气体进气管路连通，所述工艺气体进气通道的出气口为两个且分别与第一反应腔室和第二反应腔室的进气口连通，所述工艺气体进气通道的出气口距第一反应腔室的进气口和第二反应腔室的进气口的距离相同。

[0015] 进一步优选，所述工艺气体进气通道的两个出气口分别连通于清洗气体进气通道的两个出气口处。

[0016] 本发明提供的双腔式等离子体沉积镀膜方法，通过在向第一反应腔室和第二反应腔室通入工艺气体的同时，向清洗气体进气通道内通入氮气，可以破除了清洗气体进气通道的真空状态，平衡两端的压力，使工艺气体均匀分配到第一反应腔室和第二反应腔室，有效的消除第一反应腔室和第二反应腔室间气流分配不均带来的沉积速率上的差异，从而提高晶圆间工艺的均一性，另外，清洗气体进气通道同时作为氮气进气通道，使得该方法可以在现有的双腔式等离子体处理装置上完成，而不用改变现有双腔式等离子体处理装置的结构。

附图说明

[0017] 下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

[0018] 图1为本发明双腔式等离子体沉积镀膜方法使用的双腔式等离子体处理装置的结构示意图。

具体实施方式

[0019] 本发明提供了一种双腔式等离子体沉积镀膜方法，包括如下步骤：

[0020] (1)将第一反应腔室、第二反应腔室、清洗气体进气通道和工艺气体进气通道抽真空；

[0021] (2)将衬底分别送入第一反应腔室和第二反应腔室内，并调整到所需的工艺位置；

[0022] (3)通过工艺气体进气通道向第一反应腔室和第二反应腔室内通入工艺气体，同时，向清洗气体进气通道内通入氮气；

[0023] (4)调整两个反应腔室内的压力至1～10torr；

[0024] (5)预热衬底至60～500摄氏度，并对第一反应腔室和第二反应腔室内的工艺气体进行射频处理，使工艺气体在射频的作用下形成等离子体，等离子体在衬底表面成膜，完成镀膜。

[0025] 该双腔式等离子体沉积镀膜方法，通过在向第一反应腔室和第二反应腔室通入工艺气体的同时，向清洗气体进气通道内通入氮气，可以破除了清洗气体进气通道的真空状态，平衡两端的压力，使工艺气体均匀分配到第一反应腔室和第二反应腔室，有效的消除第一反应腔室和第二反应腔室间气流分配不均带来的沉积速率上的差异，从而提高晶圆间工艺的均一性，另外，清洗气体进气通道同时作为氮气进气通道，使得该方法可以在现有的双腔式等离子体处理装置上完成，而不用改变现有双腔式等离子体处理装置的结构。

[0026] 作为技术方案的改进，在步骤3中，氮气的用量<＝2000sccm，为清洗气体进气通道带来一定压力，防止工艺气体在清洗气体进气通道中回流及串流。

[0027] 作为技术方案的改进，在步骤4中，调整两个反应腔室内的压力至1.5～6torr。

[0028] 作为技术方案的改进，在步骤5中，预热衬底至400摄氏度。

[0029] 为了保证氮气或工艺气体等量分配至第一反应腔室和第二反应腔室，作为技术方案的改进，如图1所示，步骤1中的清洗气体进气通道1的进气口与远程等离子发生器2的出气口连通，所述清洗气体进气通道1的出气口为两个且分别与第一反应腔室3和第二反应腔室4的进气口连通，所述清洗气体进气通道1的进气口距第一反应腔室3的进气口和第二反应腔室4的进气口的距离相同，所述工艺气体进气通道5的进气口与工艺气体进气管路连通，所述工艺气体进气通道5的出气口为两个且分别与第一反应腔室3和第二反应腔室4的进气口连通，所述工艺气体进气通道5的出气口距第一反应腔室3的进气口和第二反应腔室4的进气口的距离相同。

[0030] 作为技术方案的改进，所述工艺气体进气通道5的两个出气口分别连通于清洗气体进气通道1的两个出气口处。

[0031] 实施例1

[0032] 一种双腔式等离子体沉积镀膜方法，使用现有的双腔式等离子体处理装置，具体包括如下步骤：

[0033] (1)将第一反应腔室、第二反应腔室、清洗气体进气通道和工艺气体进气通道抽真空；

[0034] (2)将硅片分别送入第一反应腔室和第二反应腔室内的加热盘上；

[0035] (3)通过工艺气体进气通道向第一反应腔室和第二反应腔室内通入硅烷和一氧化二氮的混合气体；

[0036] (4)调整两个反应腔室内的压力至10torr；

[0037] (5)预热硅片至60摄氏度，并对第一反应腔室和第二反应腔室内的工艺气体进行射频处理，使工艺气体在射频的作用下形成等离子体，等离子体在硅片表面形成氧化硅薄膜，完成镀膜。

[0038] 实施例2

[0039] 一种双腔式等离子体沉积镀膜方法，与实施例1的不同之处在于：

[0040] 1、在步骤(3)中，通过工艺气体进气通道向第一反应腔室和第二反应腔室内通入硅烷和一氧化二氮的混合气体，同时，通过远程等离子发生器向清洗气体进气通道内通入氮气，氮气的用量为2000sccm。

[0041] 实施例3

[0042] 一种双腔式等离子体沉积镀膜方法，具体包括如下步骤：

[0043] (1)将第一反应腔室、第二反应腔室、清洗气体进气通道和工艺气体进气通道抽真空；

[0044] (2)将硅片分别送入第一反应腔室和第二反应腔室内的加热盘上；

[0045] (3)通过工艺气体进气通道向第一反应腔室和第二反应腔室内通入硅烷和氨气的混合气体，同时，通过远程等离子发生器向清洗气体进气通道内通入氮气，氮气的用量为1000sccm；

[0046] (4)调整两个反应腔室内的压力至1torr；

[0047] (5)预热硅片至500摄氏度，并对第一反应腔室和第二反应腔室内的工艺气体进行射频处理，使工艺气体在射频的作用下形成等离子体，等离子体在硅片表面形成氮化硅薄膜，完成镀膜。

[0048] 其中，本方法使用的双腔式等离子体处理装置(如图1所示)的清洗气体进气通道1的进气口与远程等离子发生器2的出气口连通，所述清洗气体进气通道1的出气口为两个且分别与第一反应腔室3和第二反应腔室4的进气口连通，所述清洗气体进气通道1的进气口距第一反应腔室3的进气口和第二反应腔室4的进气口的距离相同，所述工艺气体进气通道5的进气口与工艺气体进气管路连通，所述工艺气体进气通道5的出气口为两个且分别与第一反应腔室3和第二反应腔室4的进气口连通，所述工艺气体进气通道5的出气口距第一反应腔室3的进气口和第二反应腔室4的进气口的距离相同。

[0049] 实施例4

[0050] 与实施例3的不同之处在于：

[0051] 1、在步骤(3)中，通过工艺气体进气通道向第一反应腔室和第二反应腔室内通入硅烷和氨气的混合气体，同时，通过远程等离子发生器向清洗气体进气通道内通入氮气，氮气的用量为500sccm。

[0052] 2、在步骤(4)中，调整两个反应腔室内的压力至1.5torr；

[0053] 3、在步骤(5)中，预热硅片至400摄氏度；

[0054] 4、本方法使用的双腔式等离子体处理装置(如图1所示)的工艺气体进气通道5的两个出气口分别连通于清洗气体进气通道1的两个出气口处。

[0055] 实施例5

[0056] 与实施例4的不同之处在于：

[0057] 1、在步骤(4)中，调整两个反应腔室内的压力至6torr。

[0058] 实施例6

[0059] 采用实施例1至实施例5的沉积镀膜方法分别对衬底镀膜各1000次，统计采用每种镀膜方法时，第一反应腔室和第二反应腔室薄膜沉积速率的差异百分比的平均值，如下表：

[0060]

[0061]

[0062] 由上表可以看出，沉积镀膜过程中，在向第一反应腔室和第二反应腔室内通入工艺气体时，同时向清洗气体进气通道内通入氮气，可以使加工出来的薄膜沉积速率相当，两腔室的差异小于1％。