一種沉積爐管及沉積薄膜的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種沉積爐管及沉積薄膜的方法，其中沉積爐管包括：爐體、氣體反應(yīng)腔、通氣管道、抽氣泵、溫度控制器和晶舟，所述通氣管道貫穿于氣體反應(yīng)腔，且所述通氣管道上有至少兩個(gè)通氣孔。通過本發(fā)明的方案，由于通氣管道貫穿于氣體反應(yīng)腔，且通氣管道上開有至少兩個(gè)通氣孔，因此，在保持爐體內(nèi)溫度相同的情況下，利用所述通氣管道向沉積爐管輸送反應(yīng)氣體時(shí)，保證了氣體反應(yīng)腔內(nèi)各個(gè)區(qū)域氣流的相對平衡、氣體濃度的相對均衡，進(jìn)而使得晶圓表面沉積的薄膜厚度相同的同時(shí)，薄膜性質(zhì)是一致的，提高了產(chǎn)品的良率。
【專利說明】一種沉積爐管及沉積薄膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種沉積爐管及沉積薄膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體的制作過程中經(jīng)常需要在晶圓上沉積薄膜，通常可以采用多種方法沉積薄膜，其中較常見的一種方法是化學(xué)氣相沉積法，化學(xué)氣相沉積是反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體(如晶圓)表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)。
[0003]化學(xué)氣相沉積制程所常用的沉積爐管的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括爐體11、氣體反應(yīng)腔12、位于爐口的通氣管道13、位于爐尾的抽氣泵14、溫度控制器15和晶舟16，其中，通氣管道13用于輸送化學(xué)沉積反應(yīng)所需的反應(yīng)氣體，抽氣泵14用于抽取化學(xué)沉積反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣，溫度控制器15用于保持氣體反應(yīng)腔的溫度為化學(xué)反應(yīng)所需的溫度，晶舟16用于放置晶圓。
[0004]利用上述沉積爐管進(jìn)行化學(xué)氣相沉積時(shí)，反應(yīng)氣體通過通氣管道輸送至氣體反應(yīng)腔內(nèi)，反應(yīng)氣體在爐口即進(jìn)行反應(yīng)，大部分反應(yīng)氣體在爐口即被消耗掉，爐中及爐尾的反應(yīng)氣體很少，因此，在相同的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，處于爐口的晶圓的表面上沉積的薄膜較厚，處于爐中和爐尾的晶圓的表面上沉積的薄膜較薄。
[0005]為了解決晶圓上沉積的薄膜厚度不同的問題，業(yè)界基于化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度升高而增大的原理，利用溫度控制器15對爐體內(nèi)的溫度進(jìn)行梯度控制，使?fàn)t口溫度低、爐中溫度次高及爐尾溫度高，這樣一來，爐口中的晶圓盡管供給的反應(yīng)氣體量大，但其反應(yīng)速率由于溫度低而變慢；爐尾的晶圓盡管供給的反應(yīng)氣體量小，但其反應(yīng)速率由于溫度高而變快，進(jìn)而使得爐管中的晶圓的表面上沉積的薄膜厚度相同。
[0006]上述利用溫度控制器15對爐體內(nèi)的溫度進(jìn)行梯度控制的方法解決了沉積的薄膜厚度不同的問題，但由于沉積的薄膜是在不同的溫度條件下進(jìn)行的，而不同溫度條件下沉積的薄膜的性質(zhì)是不同的，如圖2和圖3所示，圖2為爐口處(溫度較低)的晶圓沉積的薄膜，圖3為爐尾處(溫度較高)的晶圓表面沉積的薄膜，圖2中構(gòu)成薄膜的晶粒顆粒較小，圖3中構(gòu)成薄膜的晶粒顆粒較大，這就意味著薄膜性質(zhì)大不相同，因此，盡管晶圓的薄膜厚度一致，但不同晶圓的薄膜性質(zhì)不同，將其應(yīng)用在比較敏感的產(chǎn)品上，薄膜性質(zhì)的不同可能造成產(chǎn)品的電參數(shù)產(chǎn)生偏移，嚴(yán)重時(shí)，會導(dǎo)致晶圓因無法使用而報(bào)廢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種沉積爐管及沉積薄膜的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的同一沉積爐管中的晶圓表面上沉積的薄膜性質(zhì)不同的問題。
[0008]一種沉積爐管，包括:爐體、氣體反應(yīng)腔、通氣管道、抽氣泵、溫度控制器和晶舟，所述通氣管道貫穿于氣體反應(yīng)腔，且所述通氣管道上有至少兩個(gè)通氣孔。
[0009]一種利用上述沉積爐管沉積薄膜的方法，所述方法包括:[0010]通過通氣管道上的通氣孔向氣體反應(yīng)腔通入反應(yīng)氣體；
[0011]在放置于晶舟上的晶圓表面沉積薄膜。
[0012]在本發(fā)明實(shí)施例的方案中，由于通氣管道貫穿于氣體反應(yīng)腔，且通氣管道上開有至少兩個(gè)通氣孔，因此，在保持爐體內(nèi)溫度相同的情況下，利用所述通氣管道向沉積爐管輸送反應(yīng)氣體時(shí)，保證了氣體反應(yīng)腔內(nèi)各個(gè)區(qū)域氣流的相對平衡、氣體濃度的相對均衡，進(jìn)而使得晶圓表面沉積的薄膜厚度相同的同時(shí)，薄膜性質(zhì)是一致的，提高了產(chǎn)品的良率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為【背景技術(shù)】中沉積爐管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為置于圖1所示的沉積爐管的爐口處的晶圓的表面上沉積的薄膜示意圖；
[0015]圖3為置于圖1所示的沉積爐管的爐尾處的晶圓的表面上沉積的薄膜示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一中的沉積爐管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為本發(fā)明實(shí)施例一中的沉積爐管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6為本發(fā)明實(shí)施例一中的沉積爐管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖7為本發(fā)明實(shí)施例二中的沉積薄膜的方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明的方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]實(shí)施例一
[0022]如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例一中的沉積爐管的結(jié)構(gòu)示意圖，該沉積爐管用于通過化學(xué)氣相沉積等方法在晶圓表面沉積薄膜(如:二氧化硅薄膜)，包括:爐體41、氣體反應(yīng)腔42、通氣管道43、抽氣泵44、溫度控制器45和晶舟46，所述通氣管道43貫穿于氣體反應(yīng)腔42，且所述通氣管道43上有至少兩個(gè)通氣孔51。
[0023]所述通氣管道43用于輸送化學(xué)沉積反應(yīng)所需的反應(yīng)氣體，抽氣泵14用于抽取化學(xué)沉積反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣，溫度控制器45用于保持氣體反應(yīng)腔內(nèi)的溫度為化學(xué)反應(yīng)所需的溫度，晶舟46位于氣體反應(yīng)腔42內(nèi)，用于放置晶圓。
[0024]較優(yōu)的，為了進(jìn)一步保證通入氣體反應(yīng)腔42內(nèi)氣體是均勻的，所述通氣管道上的通氣孔51是等間隔分布在通氣管道42上的。
[0025]較優(yōu)的，考慮到提高反應(yīng)氣體的利用率，所述通氣孔51位于所述通氣管道43與晶舟46對應(yīng)的位置。
[0026]較優(yōu)的，所述通氣管道51位于晶舟46的下方，且所述通氣孔51開在通氣管道的上表面，以便于反應(yīng)氣體通過通氣孔51對著晶舟46噴射出來，這就使得晶舟內(nèi)的晶圓能很快與反應(yīng)氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，提高反應(yīng)氣體的利用率的同時(shí)減少了化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。
[0027]較優(yōu)的，為了實(shí)現(xiàn)提高反應(yīng)氣體的利用率的同時(shí)減少了化學(xué)反應(yīng)時(shí)間，所述通氣管道51還可以位于晶舟46的上方，且所述通氣孔開在通氣管道的下表面，如圖5所示，以便于反應(yīng)氣體通過通氣孔51對著晶舟噴射出來，提高反應(yīng)氣體的利用率。
[0028]需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例一中沉積爐管中也可以同是設(shè)置兩個(gè)通氣管道43，如圖6所示，以便于進(jìn)一步加快減少反應(yīng)時(shí)間及使反應(yīng)氣體在氣體反應(yīng)腔42內(nèi)的濃度相同，其中一個(gè)通氣管道43位于晶舟46的上方，且所述通氣孔開在通氣管道的下表面；另外一個(gè)通氣管道43位于晶舟46的下方，且所述通氣孔開在通氣管道的上表面。
[0029]所述通氣管道51的尾部可以是閉口結(jié)構(gòu)，也可以是開口結(jié)構(gòu)。
[0030]較優(yōu)的，為了提高反應(yīng)氣體的利用率，所述通氣管道51的尾部是閉口結(jié)構(gòu)。此時(shí)，通氣管道內(nèi)的反應(yīng)氣體只能從其上的通氣孔噴射至氣體反應(yīng)腔42內(nèi)，盡可能的避免了通氣管道內(nèi)的反應(yīng)氣體沒有參加反應(yīng)就被抽氣泵44作為廢氣排出氣體反應(yīng)腔42。
[0031]所述通氣管道43的長度可以依據(jù)爐體41的長度來確定，通氣管道43的截面直徑可根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行確定，其上的通氣孔51可根據(jù)通氣管道43的截面直徑來確定。
[0032]例如，通氣管道的長度為70英寸左右，通氣管道的截面直徑為0.546英寸左右，通氣孔的直徑為0.052英寸左右。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例并不局限于上述尺寸信息，在爐體41的體積較大時(shí)，上述各尺寸也可相應(yīng)設(shè)計(jì)較大；在爐體41的體積較小時(shí)，上述各尺寸也可相應(yīng)設(shè)計(jì)較小。
[0033]通過本發(fā)明實(shí)施例一的方案，由于通氣管道深入氣體反應(yīng)腔，其上的通氣孔可以同時(shí)向氣體反應(yīng)腔的不同區(qū)域輸送反應(yīng)氣體，使得反應(yīng)氣體在氣體反應(yīng)腔內(nèi)的反應(yīng)氣體濃度相對一致，一方面，在溫度反應(yīng)腔內(nèi)溫度恒定的條件下，晶圓表面沉積的薄膜厚度相同，性質(zhì)相同，提高了晶圓的良率；另一方面，提高了反應(yīng)氣體的利用率，降低了生產(chǎn)成本。
[0034]實(shí)施例二
[0035]如圖7所示，為利用實(shí)施例一中的沉積爐管的沉積薄膜的方法示意圖，包括:
[0036]步驟101:通過通氣管道上的通氣`孔向氣體反應(yīng)腔通入反應(yīng)氣體。
[0037]由于實(shí)施例一中的通氣管道深入了氣體反應(yīng)腔內(nèi)部，且通氣管道上有多個(gè)通氣孔，保證了通入反應(yīng)腔內(nèi)的氣流的平衡，因此，本步驟101中通入的反應(yīng)氣體在氣體反應(yīng)腔內(nèi)部的濃度是比較均衡的。
[0038]步驟102:在放置于晶舟上的晶圓表面沉積薄膜。
[0039]在步驟101中保證了氣體濃度均衡的情況下，溫度控制器同時(shí)又保證了氣體反應(yīng)腔內(nèi)溫度相同，這就使得相同量的反應(yīng)氣體在氣體反應(yīng)腔的不同區(qū)域的反應(yīng)條件相同，因此，在本步驟102中，反應(yīng)腔內(nèi)各個(gè)區(qū)域的晶舟上的晶圓表面上沉積的薄膜的厚度一致，性質(zhì)相同。
[0040]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種沉積爐管，包括:爐體、氣體反應(yīng)腔、通氣管道、抽氣泵、溫度控制器和晶舟，其特征在于，所述通氣管道貫穿于氣體反應(yīng)腔，且所述通氣管道上有至少兩個(gè)通氣孔。
2.如權(quán)利要求1所述的沉積爐管，其特征在于，所述通氣管道上的通氣孔是等間隔分布在通氣管道上的。
3.如權(quán)利要求1所述的沉積爐管，其特征在于，所述通氣孔位于所述通氣管道與晶舟對應(yīng)的位置。
4.如權(quán)利要求1所述的沉積爐管，其特征在于，所述通氣管道位于晶舟的下方，且所述通氣孔開在通氣管道的上表面；或者，所述通氣管道位于晶舟的上方，且所述通氣孔開在通氣管道的下表面。
5.如權(quán)利要求1所述的沉積爐管，其特征在于，所述通氣管道的尾部是閉口結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的沉積爐管，其特征在于，所述通氣管道的長度為70英寸，通氣管道的截面直徑為0.546英寸，所述通氣孔的直經(jīng)為0.052英寸。
7.一種利用權(quán)利要求1-6任一所述的沉積爐管沉積薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括: 通過通氣管道上的通氣孔向氣 體反應(yīng)腔通入反應(yīng)氣體； 在放置于晶舟上的晶圓表面沉積薄膜。
【文檔編號】C23C16/455GK103451624SQ201210173738
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月30日
【發(fā)明者】陳建國, 李天賀 申請人:北大方正集團(tuán)有限公司, 深圳方正微電子有限公司