專利名稱：光cvd設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體器件的低溫表面鈍化，介質(zhì)隔離和擴(kuò)散掩蔽的專用設(shè)備。
已有的CVD即化學(xué)氣相淀積設(shè)備有等離子增強(qiáng)型CVD、低壓型CVD、高溫氧化型CVD和光CVD(即光化學(xué)氣相淀積)。但前三種CVD設(shè)備均存在著薄膜淀積溫度高，射頻電磁場(chǎng)(RF)輻射損傷及高能離子撞擊損傷，且不能對(duì)化合物半導(dǎo)體如InP，InSb，HgCdTe等器件進(jìn)行表面鈍化以及RF場(chǎng)和高能離子易打穿器件，特別是對(duì)結(jié)深很淺的集成電路，微波器件，MOS器件等尤為不利的缺點(diǎn)。而光CVD設(shè)備則是目前CVD設(shè)備中最新的一種半導(dǎo)體表面的低溫鈍化，介質(zhì)隔離和擴(kuò)散掩蔽設(shè)備，如美國(guó)1982年報(bào)導(dǎo)的休斯航空公司(HAC)用泰勒公司(Tylan)制造的PVD－1000型光CVD實(shí)驗(yàn)樣機(jī)及淀積薄膜的有關(guān)參數(shù)(“Solid State Technology”Vol，25.No 12 Decomber 1982 pp.29－30)。但該設(shè)備還存在著淀積速率低，薄膜質(zhì)量差，工作面積小和設(shè)備價(jià)格昂貴(每臺(tái)設(shè)備售價(jià)14.8萬(wàn)美元)等不足。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種淀積溫度低，淀積面積大，淀積均勻性好，自動(dòng)化程度高而且價(jià)格較國(guó)外已有同類設(shè)備便宜的光CVD設(shè)備。
本實(shí)用新型根據(jù)光化學(xué)反應(yīng)的原理，立足國(guó)內(nèi)原材料設(shè)計(jì)，改變傳統(tǒng)的CVD橫臥爐管式為直立平臺(tái)式。整個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)分為局部?jī)艋?11)和電氣控制柜(7)兩大部分(如


圖1所示)。其中局部?jī)艋矣晒夥磻?yīng)室(1)、循環(huán)凈化系統(tǒng)(安裝在體內(nèi))、升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)、光源電源箱(3)構(gòu)成。電氣控制柜由MIC－100型微機(jī)(9)、溫控儀(4)、質(zhì)量流量控制器(5)、浮子流量計(jì)(圖中未畫出)、氣路顯示板(6)、增壓泵機(jī)組、高效過濾器、高效粒子撲集器、混合器、冷阱、防腐真空電磁閥、氣路管路及總電源箱構(gòu)成(后8種部件均裝在柜內(nèi)，圖中未畫出)。(10)為進(jìn)氣閥。該電氣控制柜可進(jìn)行溫度、流量、壓力、機(jī)械傳動(dòng)等手動(dòng)或自動(dòng)控制。
本實(shí)用新型的反應(yīng)室(如圖2所示)由低壓汞燈(18)，人造水晶窗(14)、導(dǎo)流板(13)、擋板(20)、遠(yuǎn)紅外加熱器(23)、樣品臺(tái)(21)、室體(27)等組成。循環(huán)凈化系統(tǒng)由凈化風(fēng)機(jī)，一次過濾器、二次過濾器組成，使局部?jī)艋覂?nèi)的氣體呈正壓層流狀態(tài)。升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩組擺線減速器及傳動(dòng)桿組成，光源電源箱由八只起動(dòng)鎮(zhèn)流器組成(以上均在柜內(nèi)，圖中未畫出)。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)。
圖1是本實(shí)用新型的外形結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實(shí)用新型的反應(yīng)室剖面圖。
圖3是本實(shí)用新型的氣路圖。
圖2所示的光CVD反應(yīng)室是本實(shí)用新型的關(guān)鍵部件。其中反射板(17)和防護(hù)罩(15)由拋光鋁板制成。反射板主要起反射紫外光作用，防護(hù)罩防止紫外光泄漏。低壓汞燈(18)為紫外光源，主要發(fā)射253.7nm紫外光，共有8根，每根25瓦。石英窗(14)由JGS1人造水晶制成，對(duì)253.7nm紫外光的透過率大于90％。樣品臺(tái)(21)用紅外石英玻璃制作，配合乳白石英遠(yuǎn)紅外加熱燈(23)可使樣品臺(tái)上溫度均勻分布，加熱器石英舟(28)內(nèi)壁鍍金，用以反射紅外光并可吸收殘余汞原子。混合器(29)－進(jìn)氣空腔(12)－導(dǎo)流板(13)－檔板(20)－出氣空腔(22)構(gòu)成反應(yīng)氣體的輸入、輸出通道，保證氣體以層流狀態(tài)平穩(wěn)地趨面流過樣品臺(tái)(21)，以獲得大面積均勻淀積。(16)為反應(yīng)室上蓋，(36)和(25)分別為進(jìn)氣嘴和出氣嘴，(27)為室體，(26)為引線柱，(19)為密封圈。整個(gè)反應(yīng)室采用不銹鋼材料并用氬弧焊(24)焊接。對(duì)反應(yīng)室的要求是真空密封；電氣絕緣，透紫外光，抗腐蝕，無(wú)污染。
圖3中的粒子撲集器(30)和真空泵(31)，構(gòu)成反應(yīng)過程中產(chǎn)生的粉塵及剩余氣體的排出機(jī)構(gòu)。各氣路的始端均接有高效過濾器(32)以提高氣體的純潔度。各路氣體進(jìn)入混合器(29)混合，而后攜帶汞光敏化劑進(jìn)入反應(yīng)室(1)?；旌掀?29)的容積略大于反應(yīng)室(1)的容積。各氣路的中部裝有質(zhì)量流量控制器(5)或浮子流量計(jì)(33)和電磁閥(34)以控制或顯示氣體的流量大小。為了降低淀積工藝成本，在使用工業(yè)氨氣時(shí)，氣路系統(tǒng)中的冷阱(35)可凍結(jié)氨氣中的微量水份，提高氮化硅薄膜的質(zhì)量。該設(shè)備的整個(gè)工藝流程采用MIC－100型工業(yè)微機(jī)進(jìn)行自動(dòng)程控。
該設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)如下光源低壓汞燈光源波長(zhǎng)(nm)253.7光源功率(W)200工作面積(mm2) 270×270溫控范圍(℃)100－300(連續(xù)可調(diào))升溫時(shí)間(min)20排氣系統(tǒng)增壓泵機(jī)組極限真空度(Pa)0.1氣路數(shù)4－9電源功率(KVA)＜3本實(shí)用新型由于采用紫外冷光子能量代替高溫?zé)崮芑騌F場(chǎng)能量來分解反應(yīng)氣體，并改變傳統(tǒng)的橫臥爐管式為直立平臺(tái)式，因而淀積溫度低，沒有高能離子損傷，可以加工大尺寸芯片。同時(shí)由于采用高效粒子撲集器撲集粉塵，所以室外排氣口處的汞含量經(jīng)環(huán)保站測(cè)量低于環(huán)保要求二個(gè)數(shù)量級(jí)，按環(huán)保規(guī)定的采樣點(diǎn)(距離50米處)測(cè)量，測(cè)不出汞的存在，故不會(huì)污染環(huán)境。此外，還具有節(jié)能(本設(shè)備電源功率小于3仟伏安，一般CVD設(shè)備功率為8－10仟伏安)和工作面積大(本設(shè)備工作面積為270×270平方毫米，美國(guó)、日本分別為267×267，100×200平方毫米)以及淀積均勻性好，薄膜質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的實(shí)施例分別有工作面積為270×270，200×200，160×160平方毫米三種類型。本設(shè)備除了淀積SiO2、SiN薄膜外，還可以低溫制備磷硅玻璃(PGS)、非晶硅(a－Si)、鋁(Al)等薄膜。
權(quán)利要求1.一種光化學(xué)氣相淀積(光CVD)設(shè)備，由凈化室和電氣控制柜兩部分組成，其特征在于凈化室包括光反應(yīng)室，循環(huán)凈化系統(tǒng)，升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和光源電源箱；電氣控制柜包括微型計(jì)算機(jī)，溫控儀，質(zhì)量流量控制器，浮子流量計(jì)，氣路顯示板，增壓泵機(jī)組，高效過濾器，高效粒子撲集器，混合器，冷阱，防腐真空電磁閥，氣體管路及總電源箱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于光反應(yīng)室包括低壓汞燈，人造水晶窗，導(dǎo)流板，檔板，遠(yuǎn)紅外加熱器，進(jìn)氣空腔，出氣空腔，樣品臺(tái)和室體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于循環(huán)凈化系統(tǒng)由凈化風(fēng)機(jī)，一次過濾器和二次過濾器所組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的設(shè)備，其特征在于混合器－進(jìn)氣空腔－導(dǎo)流板－擋板－出氣空腔構(gòu)成氣體以層流狀態(tài)趨面流過樣品臺(tái)的循環(huán)機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于粒子撲集器和真空泵構(gòu)成粉塵的收集和剩余氣體的排出機(jī)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體器件生產(chǎn)的專用設(shè)備。該設(shè)備分為局部?jī)艋液碗姎饪刂乒駜纱蟛糠?，其中局部?jī)艋野ü饣瘜W(xué)反應(yīng)室，循環(huán)凈化系統(tǒng)，升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，光源電源箱。電氣控制柜包括MIC-100型微機(jī)，溫控儀，質(zhì)量流量控制器，浮子流量計(jì)，氣路顯示板，增壓泵機(jī)組，高效過濾器，高效粒子撲集器，混合器，冷阱，防腐真空電磁閥，氣體管路及總電源等部分。具有淀積溫度低，沒有高能離子撞擊損傷，淀積面積大，操作簡(jiǎn)單，微機(jī)程序控制，節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C23C16/00GK2070037SQ90203160
公開日1991年1月23日 申請(qǐng)日期1990年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月17日
發(fā)明者孫建成 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)