二氧化硅薄膜的低温沉积方法及器件制备方法技术

本发明专利技术提供一种二氧化硅薄膜的低温沉积方法及器件制备方法。低温沉积方法包括步骤：S1：提供化学气相沉积腔室，对腔室抽真空至第一真空度，将腔室预热至不高于150℃的第一温度，预热过程中通入N2O气体，直至腔室内环境稳定；S2：将待沉积的衬底放入腔室内的基座上，对腔室抽真空至第二真空度，第二真空度高于第一真空度且第二真空度为2torr

【技术实现步骤摘要】
二氧化硅薄膜的低温沉积方法及器件制备方法


[0001]本专利技术涉及集成电路制造
，特别是涉及一种二氧化硅薄膜的低温沉积方法及器件制备方法。

技术介绍

[0002]柔性、可伸缩和软电子器件与人体的可靠连接可推动各种医疗技术的发展，如慢性脑机接口、植入式电生理传感器、主动给药系统、可穿戴健康监测设备和电刺激治疗设备等。由于人体组织通常是柔软、弯曲和动态的，因此，只有柔性外形尺寸的电子设备才可与人体组织进行贴合保形穿戴。虽然生物医学应用前景广阔，但其在生产制造中也面临着新的挑战。因此，材料科学和微电子学的协同进步才有助于设计用于生物医学应用的柔性电子设备。
[0003]有机基底上的电子器件具有成本低、透明度高、柔韧性好、重量轻和耐用性高等优点，在柔性薄膜晶体管液晶显示器（Thin Film Transistor Liquid Crystal Displays，TFT
‑
LCD）、集成电路（Integrated Circuits，IC）和有机发光器件（Organic Light Emission Devices，OLED）等多个应用领域被广泛研究。在上述应用中经常使用的有机薄膜晶体管（Organic Thin Film Transistors，OTFT）中，由于栅极介电层起主要作用影响着晶体管器件的载流子传输特性，因此，在较低的基底温度下沉积栅极绝缘体对于获得高性能器件是至关重要的。
[0004]如果采用现有的技术在有机基底上沉积二氧化硅薄膜，则由于现有的氧化硅沉积技术需要相对较高的沉积温度（通常高于300℃），会出现与设备制造相关的大量技术问题。有机基底上沉积薄膜的机械应力和较大的表面粗糙度等也会导致电气性能不佳甚至器件失效。因此，开发一种低温甚至室温沉积二氧化硅薄膜的工艺，对于在柔性基底上沉积应用于有机器件的栅极绝缘材料是非常必要的。
[0005]在集成电路制造工艺中，利用国产化远程等离子体增强化学气相沉积（Remote plasma
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enhanced chemical vapor deposition，RPECVD）设备研制高质量的二氧化硅薄膜低温制备技术是至关重要的。远程等离子体增强化学气相沉积（RPECVD）设备将基底置于等离子体区域之外，适合在较低的基底温度下沉积薄膜，对薄膜的结构或电气损伤最小。使用远程等离子体沉积的二氧化硅或可以避免等离子体中的高能粒子轰击造成的损坏，因此可在较低温度下实现二氧化硅薄膜的生长。在RPECVD工艺中，等离子体中的实际化学反应过程十分复杂，沉积薄膜的性质与沉积条件密切相关，诸多参数都会影响薄膜的质量，且各因素之间相互影响，某些因素难于控制，其反应机理和反应动力学等目前尚不十分清楚。尤其是，薄膜颗粒数量多、厚度均匀性较差和批量重复性不稳定等是制备二氧化硅薄膜过程中的关键突出问题。
[0006]因此，开发面向低温电子器件应用的超高均匀性二氧化硅薄膜的制备方法，尤其是基于国产化薄膜沉积设备进行二氧化硅薄膜的低温制备成为亟待解决的技术问题。而专利技术人对现有的一些低温沉积方法进行大量实验发现，按已有方法沉积出的二氧化硅薄膜，
薄膜的洁净度、薄膜性能的稳定性、薄膜的工艺重复性以及其他的一些重要性能参数指标或多或少存在问题，不能满足当前工艺的要求。
[0007]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种二氧化硅薄膜的低温沉积方法，以及一种器件制备方法，用于解决采用现有的二氧化硅沉积方法普遍需要300℃以上的高温，难以适用于有机基底上的二氧化硅沉积，和/或采用现有方法沉积二氧化硅薄膜存在的薄膜颗粒数量多、厚度均匀性较差和批量重复性不稳定等问题。
[0009]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种二氧化硅薄膜的低温沉积方法，包括步骤：S1：提供化学气相沉积腔室，对腔室抽真空至第一真空度，将腔室预热至不高于150℃的第一温度，预热过程中通入N2O气体，直至腔室内环境稳定；S2：将待沉积的衬底放入腔室内的基座上，对腔室抽真空至第二真空度，第二真空度高于第一真空度且第二真空度为2torr
‑
4torr，保持腔室内的温度为第一温度，然后通入流量为540sccm
±
10% 的SiH4和流量为9500 sccm
±
10%的 N2O作为反应源气体，将射频功率控制在190W
‑
690W，经预设时长后于衬底上沉积预设厚度的二氧化硅薄膜；S3：停止反应源气体SiH4和N2O的供应且关闭射频功率，对腔室抽真空至第一真空度后将衬底取出。
[0010]可选地，薄膜沉积过程中，衬底与位于衬底正上方的上电极的间距为7mm
‑
10mm。
[0011]可选地，第一真空度为2.5mtorr
‑
3.5mtorr，第二真空度为2.5torr
‑
3.5torr。
[0012]可选地，射频功率采用的功率源频率为13.56MHz。
[0013]可选地，第一温度为60℃
‑
130℃，射频功率为390W
‑
590W。
[0014]可选地，步骤S1之前，还包括对腔室进行抽真空并使用远程等离子体清洗机对腔室内部进行清洁处理的步骤。
[0015]更可选地，使用远程等离子体清洗机对腔室内部进行清洁处理的步骤中，包括在远程等离子体清洗机中通入流量为2000sccm
‑
3000 sccm的氩气和流量为1000sccm
‑
1500 sccm的NF3气体，并控制远程等离子体清洗机功率为2000W
‑
3000 W，以生成清洁等离子体并输送至沉积腔室内部进行腔室的清洁。
[0016]可选地，所述化学气相沉积腔室为远程等离子体增强化学气相沉积腔室。
[0017]可选地，沉积的二氧化硅薄膜的膜厚为500
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1300
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，颗粒数少于5个，厚度非均匀度小于1%。
[0018]本专利技术还提供一种器件制备方法，所述器件制备方法包括采用如上述任一方案中所述的二氧化硅薄膜的低温沉积方法沉积二氧化硅薄膜的步骤。
[0019]如上所述，本专利技术的二氧化硅薄膜的低温沉积方法及器件制备方法，具有以下有益效果：本专利技术提供的二氧化硅薄膜的低温沉积方法经工艺参数的整体优化设计，能够确保衬底和反应源气体之间进行充分接触，进而提高所制备的二氧化硅薄膜的均一性。且经
大量试验证实，本专利技术制备的二氧化硅薄膜更加致密、薄膜表面的颗粒数少，此外具有批量重复性好等优点，尤其有利于集成电路芯片制造厂基于国产化薄膜沉积设备开发面向低温电子器件应用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅薄膜的低温沉积方法，其特征在于，包括步骤：S1：提供化学气相沉积腔室，对腔室抽真空至第一真空度，将腔室预热至不高于150℃的第一温度，预热过程中通入N2O气体，直至腔室内环境稳定；S2：将待沉积的衬底放入腔室内的基座上，对腔室抽真空至第二真空度，第二真空度高于第一真空度且第二真空度为2torr
‑
4torr，保持腔室内的温度为第一温度，然后通入流量为540sccm
±
10% 的SiH4和流量为9500 sccm
±
10%的 N2O作为反应源气体，将射频功率控制在190W
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690W，经预设时长后于衬底上沉积预设厚度的二氧化硅薄膜；S3：停止反应源气体SiH4和N2O的供应且关闭射频功率，对腔室抽真空至第一真空度后将衬底取出。2.根据权利要求1所述的二氧化硅薄膜的低温沉积方法，其特征在于，薄膜沉积过程中，衬底与位于衬底正上方的上电极的间距为7mm
‑
10mm。3.根据权利要求1所述的二氧化硅薄膜的低温沉积方法，其特征在于，第一真空度为2.5mtorr
‑
3.5mtorr，第二真空度为2.5torr
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3.5torr。4.根据权利要求1所述的二氧化硅薄膜的低温沉积方法，其特征在于，射频功率采用的功率源频率为13.56MHz。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周政，宋维聪，
申请(专利权)人：上海陛通半导体能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：