沉積非晶硅膜的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種在腔室中將非晶硅層沉積在半導(dǎo)體基板或絕緣基板的表面上的方法，其中，在沉積所述非晶硅層之前，用NH3等離子體預(yù)處理所述表面。
【專利說(shuō)明】沉積非晶硅膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種沉積非晶硅膜的方法，并且尤其是沉積厚度為3μπι或以上厚度的非晶硅膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)尋求沉積較厚(例如厚度為3μπι或以上)的非晶硅膜時(shí)，可能存在膜與基板表面的粘附性的顯著問(wèn)題。目前，這就限制了非晶硅膜的應(yīng)用，尤其是在MEMS工業(yè)中的應(yīng)用。
[0003]非晶硅是硅的非晶體同素異形體形式。其能夠以薄膜沉積在各種基板上，為各種電子應(yīng)用提供某些獨(dú)特的功能。非晶硅被用在大規(guī)模生產(chǎn)的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)和納米機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)、太陽(yáng)能電池、微晶硅和微非晶硅、甚至對(duì)于各種基板上的滾壓工藝技術(shù)(roll-to-roll processing technique)是有用的。針對(duì)非晶娃膜的具體MEMS應(yīng)用為:
[0004]1.薄膜裝置，包括用于顏色或紅外傳感的光電二極管或薄膜晶體管，或用于壓力傳感器的壓電電阻器；
[0005]2.由于非晶硅膜在高濃度HF溶液中的良好耐性，其在微流體應(yīng)用中用于玻璃蝕刻的遮蔽層，或甚至在介電泳芯片中作為薄電極；
[0006]3.由于非晶硅膜在堿性溶液(TMAH或Κ0Η)中易于去除，其用作電容式超聲波換能器微加工中的犧牲層；
[0007]4.通過(guò)XeF2蝕刻干式去除(dry-release removal)a_S1:H膜，限定壓電晶體諧振器中用于機(jī)械RF磁場(chǎng)調(diào)節(jié)的納米間隙；
[0008]5.提供用于陽(yáng)極接合的中間層以改善接合質(zhì)量或用在納米流體通道的制作中。
[0009]本申請(qǐng)已經(jīng)開發(fā)了一種用于改善a_S1:H薄膜的粘附性方法，在【具體實(shí)施方式】的附加特征中，本申請(qǐng)已經(jīng)開發(fā)了一種用于降低a-S1: H薄膜的應(yīng)力且改善了 a-S1: H薄膜的均勻性的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明包括一種在腔室中將非晶硅層沉積在基板表面上的方法，在沉積所述非晶硅層之前，用NH3等離子體預(yù)處理所述表面。
[0011]在本發(fā)明的實(shí)施方式中，NH3等離子體可具有下列工藝條件中的至少一個(gè):
[0012](a)供應(yīng)的RF功率在150~250W的范圍內(nèi)；
[0013](b)所述NH3的流量在80~IlOsccm之間[0014](c)所述腔室的壓力在500~4000毫托之間；
[0015]Cd)所述NH3等離子體流動(dòng)約5分鐘。
[0016]所述基板可由硅或含硅材料制成。所述基板可為硅或玻璃(SiO2)。所述基本可涂覆有二氧化硅或氮化硅的中間層。然而，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施方式。
[0017]優(yōu)選的是，通過(guò)使惰性氣體流將所述基板加熱至遍及其寬度范圍內(nèi)的恒定溫度，從而改善后續(xù)工藝步驟的均勻性。適宜地，惰性氣體為n2。
[0018]可利用SiH4作為工藝氣體來(lái)沉積所述非晶硅膜，并且SiH4可攜帶在載氣(例如氬)中。
[0019]通常，所述腔室包括壓板。在非晶硅膜的沉積期間，壓板溫度可在200~350°C之間，例如200°C。優(yōu)選地，腔室壁處于75°C，在使用噴頭輸送工藝氣體時(shí)，所述噴頭可具有約200°C的溫度。
[0020]當(dāng)以上述方式沉積時(shí)，非晶硅膜的應(yīng)力會(huì)較低，例如低于或等于50MPa。
[0021]盡管已經(jīng)如上限定了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明包括任何前述或后附說(shuō)明書、附圖或權(quán)利要求書的特征的任何發(fā)明性組合。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]本發(fā)明可以以各種方式來(lái)進(jìn)行，且現(xiàn)將結(jié)合附圖描述具體實(shí)施例。其中:
[0023]圖1a和圖1b為對(duì)比在(a)利用常規(guī)沉積技術(shù)沉積時(shí)和(b)利用本發(fā)明的實(shí)施方式沉積時(shí)，關(guān)于3.2 μ m硅膜沉積的粘附性測(cè)試結(jié)果；
[0024]圖2為上表面上帶有S1-OH鍵的基板的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0025]圖3為示出了代表性的PECVD系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了改善粘附性，低應(yīng)力以及改善在非晶硅沉積步驟期間的均勻性，已經(jīng)開發(fā)了一種新型NH3等離子體基板處理步驟。
[0027]作為實(shí)施例，利用下列工藝步驟，已經(jīng)成功地得到了未顯示出任何剝離跡象的低應(yīng)力非晶娃膜。表1中示出了工藝參數(shù)。
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種在腔室中將非晶硅層沉積在半導(dǎo)體基板或絕緣基板的表面上的方法，其中，在沉積所述非晶硅層之前，用NH3等離子體預(yù)處理所述表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述NH3等離子體經(jīng)歷下列工藝條件中的至少一個(gè): Ca)供應(yīng)的RF功率在150~250W的范圍內(nèi)； (b)所述腔室的壓力在500~4000毫托之間； (c)所述NH3等離子體流動(dòng)約I~5分鐘；以及 Cd)隨后在不打破真空的情況下完成所述非晶硅層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述基板由硅制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述基板的表面由二氧化硅或氮化硅制成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在應(yīng)用所述NH3等離子體之前，通過(guò)惰性氣體流將所述基板加熱至遍及所述基板的寬度范圍內(nèi)的恒定溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述惰性氣體為N2。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，利用SiH4作為工藝氣體來(lái)沉積所述 非晶硅膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述腔室包括壓板，并且所述壓板的溫度在200~350°C之間，例如2000C ο
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述膜的應(yīng)力為<50MPa。
【文檔編號(hào)】C23C16/24GK103938179SQ201310493221
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月18日
【發(fā)明者】加施·帕特爾, 劉玉菲 申請(qǐng)人:Spts科技有限公司