專利名稱：用工藝氣體處理基底的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用工藝氣體處理基底的方法，尤其涉及用于半導體工藝領域的用工藝氣體處理基底的方法。
背景技術：
用工藝氣體對基底進行處理是半導體工藝領域的一種常用工藝。例如，用三氯氧磷(PCLO3)氣體和氧氣對晶圓進行摻雜，其中三氯氧磷與氧氣反應生成五氧化二磷，五氧化二磷再與晶圓中的硅反應生成磷，磷經(jīng)退火擴散到晶圓內部生成導電層(N層)，完成摻雜。如圖1所示，現(xiàn)有的三氯氧磷摻雜通常在爐管1中進行，多片晶圓5設在石英舟3 上，并沿爐管1的腔室2排成一列，相鄰晶圓5的表面相對且相間隔，石英舟3兩端設有擋片4 ；如圖2所示，進行摻雜時腔室2從700°C的待機溫度(腔室2通常保持在此溫度，晶圓 5也在此溫度進/出爐)升溫至900°C的工藝溫度，并保溫一段時間以使晶圓5各部分的溫度達到均勻，之后從爐管1的一端通入三氯氧磷氣體和氧氣，反應一段時間(在反應時間內保持腔室2溫度穩(wěn)定)后停止通氣，降溫至待機溫度，取出晶圓5完成摻雜。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在如下問題如果各晶圓間的間隔較小，則晶圓間的氣體流動會受到較大限制，這樣在反應過程中到達晶圓中部的氣體量就少于到達晶圓周邊部的氣體量，從而使晶圓中部的摻雜濃度低于其周邊部的摻雜濃度，造成摻雜不均勻；而如果擴大晶圓間的間隔或采用其它的方式排列晶圓，則會使每爐能處理的晶圓數(shù)量減少， 降低產(chǎn)能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的實施例提供一種用工藝氣體處理基底的方法，其可同時達到較好的處理均勻性和較高的產(chǎn)能。為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術方案一種用工藝氣體處理基底的方法，包括將設有至少兩個待處理的基底的處理設備的腔室加熱到第一溫度；各所述基底表面相對且相間隔的排成至少一列；將所述腔室以第一冷卻速度冷卻到第二溫度，該第一冷卻速度足夠大以使所述基底中部的溫度高于其周邊部的溫度；在所述基底中部的溫度高于其周邊部的溫度的情況下，向所述腔室通入工藝氣體以處理所述基底。由于在本發(fā)明的實施例的用工藝氣體處理基底的方法中，基底在與工藝氣體接觸時中間部的溫度高于周邊部的溫度，而工藝氣體在溫度高的區(qū)域反應較快，從而彌補因了工藝氣體分布不均造成的不均勻現(xiàn)象，可同時達到較好的處理均勻性和較高的產(chǎn)能。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1為爐管和其中排布的晶圓的結構示意圖；圖2為現(xiàn)有 的用三氯氧磷對晶圓進行摻雜的方法的工藝曲線；圖3為本發(fā)明實施例一的用三氯氧磷對晶圓進行摻雜的方法的工藝曲線；圖4為本發(fā)明實施例二的用硅烷氣體在半導體基片上生長多晶硅的方法的工藝曲線。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例提供一種用工藝氣體處理基底的方法，包括將設有至少兩個待處理的基底的處理設備的腔室加熱到第一溫度；各所述基底表面相對且相間隔的排成至少一列；將所述腔室以第一冷卻速度冷卻到第二溫度，該第一冷卻速度足夠大以使所述基底中部的溫度高于其周邊部的溫度(由于基底排成一列，故降溫時必然周邊部溫度降低較快而中部溫度降低較慢)；在所述基底中部的溫度高于其周邊部的溫度的情況下，向所述腔室通入工藝氣體以處理所述基底。由于在本發(fā)明的實施例的用工藝氣體處理基底的方法中，基底在與工藝氣體接觸時中間部的溫度高于周邊部的問題，而工藝氣體在溫度高的區(qū)域反應較快，從而彌補因了工藝氣體分布不均造成的不均勻現(xiàn)象，可同時達到較好的處理均勻性和較高的產(chǎn)能。實施例一本發(fā)明實施例提供一種用三氯氧磷對晶圓進行摻雜的方法，其包括步驟1、在700°C的待機溫度下，將裝有多片直徑6英寸的晶圓的石英舟緩慢移入爐管的腔室中，各晶圓在石英舟上表面相對地排成一列，兩相鄰晶圓間的距離為4. 76毫米，在一列晶圓的兩端各設置一塊擋片，擋片與相鄰晶圓間的距離也為4. 76毫米(這樣設置擋片是為了保證處于列端部的晶圓的外表面獲得均勻的處理)。步驟2、以5°C /min的加熱速度將爐管的腔室加熱至1050°C。步驟3、在1050°C保溫20min，以使每片晶圓各部分的溫度均勻。步驟4、以10°C /min的冷卻速度冷卻腔室至950°C，以使晶圓中部的溫度高于其周邊部的溫度。步驟5、待腔室降溫至950°C時，從腔室的一端通入氧氣和三氯氧磷氣體，同時開始以6°C /min的冷卻速度冷卻腔室；其中氧氣通入量為ISLM(L/min)，三氯氧磷氣體被載氣 (此處使用氮氣)從裝有液態(tài)三氯氧磷的源瓶中帶入腔室，氮氣的流量為10到16SLM。
步驟6、待達到預定 的摻雜量后停止通三氯氧磷氣體和氧氣，繼續(xù)使腔室降溫至 7000C的待機溫度，移動石英舟取出晶圓，完成。實施例二本發(fā)明實施例提供一種用硅烷氣體在半導體基片上生長多晶硅的方法，包括步驟1、在600°C的待機溫度下，將裝有多片半導體基片的石英舟緩慢移入爐管的腔室中，各基片的排列方式與實施例一中的晶圓的排列方式相同。步驟2、以6°C /min的加熱速度將爐管的腔室加熱至900°C。步驟3、在900°C保溫20min，以使每片半導體基片各部分的溫度均勻。步驟4、以8°C /min的冷卻速度冷卻腔室至700°C，以使半導體基片中部的溫度高于其周邊部的溫度。步驟5、待腔室降溫至700°C時，向腔室通入硅烷，同時開始以4°C /min的冷卻速度冷卻腔室；其中硅烷通入量為0. 1SLM，硅烷在半導體基片表面分解為硅和氫氣，硅沉積成為多晶娃。步驟6、待生長了預定厚度的多晶硅層后停止通硅烷，繼續(xù)使腔室降溫至600°C的待機溫度，移動石英舟取出半導體基片，完成。顯然，上述兩實施例中的許多參數(shù)都可在一定范圍內變化，例如，基底尺寸、基底間隔、各溫度、加熱速度、冷卻速度、保溫時間、氣體流量等。且上述兩實施例中的工藝過程也可進行本領域技術人員公知的變化，例如腔室中可設有多列基底，每列中的各基底均表面相對且相間隔的排列，且每列基底的兩端均設有擋片；氣體可從不同位置通入腔室中； 腔室中各部分的溫度可不同從而形成溫度梯度；在腔室降到第二溫度后，可先保溫一段時間或以不同的冷卻速度冷卻一段時間后再開始通入工藝氣體(當然，該保溫或冷卻后仍要保證基底中部的溫度高于其周邊部的溫度)；在開始通入工藝氣體后，腔室的溫度可按不同的冷卻速度分段下降，也可進行一些保溫或升溫的過程(例如可在反應初期利用基底的溫度差使基底中部的反應速度高于周邊部的反應速度，之后保溫使基底的溫度均勻，并利用氣體濃度的差別使基底中部的反應速度低于周邊部的反應速度，兩段反應相結合最終得到反應均勻基底)；在停止通入工藝氣體后，還可進行一系列的加熱、冷卻、保溫等過程。但不論如何變化，只要方法中包括將腔室冷卻從而使基底中部的溫度高于其周邊部的溫度， 并在基底存在上述溫度差的情況下通入工藝氣體的步驟，即屬于本發(fā)明的保護范圍。顯而易見，本發(fā)明的方法也可被用于除上述實施例外的其它處理工藝中，例如表面反應(如氧化、氮化等)、表面滲入(如滲氮、滲碳等)、外延生長、薄膜生長、薄膜沉積、腐蝕、刻蝕等。其中所用的工藝氣體也可包括水蒸氣、氨氣、氮氣、二氯乙烷、鍺烷、磷烷、氧化銻、氯化氫等；基底也可為單質半導體、化合物半導體、晶片、陶瓷、金屬、合金、有機材料、高分子材料、復合材料等；處理設備也可為方形爐、馬蹄形爐、氧化設備、刻蝕設備、沉積設備、 表面反應設備等。只要是使用工藝氣體對多個基底進行處理，而各基底表面相對且相間隔的排列，就可使用本發(fā)明的方法。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種用工藝氣體處理基底的方法，其特征在于，包括將設有至少兩個待處理的基底的處理設備的腔室加熱到第一溫度；各所述基底表面相對且相間隔的排成至少一列；將所述腔室以第一冷卻速度冷卻到第二溫度，該第一冷卻速度足夠大以使所述基底中部的溫度高于其周邊部的溫度；在所述基底中部的溫度高于其周邊部的溫度的情況下，向所述腔室通入工藝氣體以處理所述基底。
2.根據(jù)權利要求1所述的用工藝氣體處理基底的方法，其特征在于，所述處理設備為爐管。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的用工藝氣體處理基底的方法，其特征在于，所述第一冷卻速度為6°C /分鐘至12°C /分鐘。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的用工藝氣體處理基底的方法，其特征在于，所述第一冷卻速度為8°C /分鐘至10°C /分鐘。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的用工藝氣體處理基底的方法，其特征在于，在所述將處理設備的腔室加熱到第一溫度和將所述腔室以第一冷卻速度冷卻到第二溫度之間，還包括將所述腔室在第一溫度保溫第一時間，以使所述基底各部分的溫度均勻。
6.根據(jù)權利要求5所述的用工藝氣體處理基底的方法，其特征在于，所述第一時間為 20分鐘。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的用工藝氣體處理基底的方法，其特征在于 在向所述腔室通入工藝氣體的同時開始以第二冷卻速度冷卻所述腔室，所述第二冷卻速度小于第一冷卻速度。
8.根據(jù)權利要求7所述的用工藝氣體處理基底的方法，其特征在于，所述第二冷卻速度為4°C /分鐘至6°C /分鐘。
9.根據(jù)權利要求7所述的用工藝氣體處理基底的方法，其特征在于，所述第二冷卻速度為5°C/分鐘。
10.根據(jù)權利要求1所述的用工藝氣體處理基底的方法，其特征在于，包括將設有至少兩個晶圓的爐管的腔室加熱到1050°c ；各所述晶圓表面相對且相間隔的排成至少一列；將所述腔室在1050°C保溫20分鐘，以使所述晶圓各部分的溫度均勻；將所述腔室以8°C /分鐘至10°C /分鐘的冷卻速度冷卻到950°C，以使所述晶圓中部的溫度高于其周邊部的溫度；在所述晶圓中部的溫度高于其周邊部的溫度的情況下，向所述腔室通入氧氣和三氯氧磷氣體，同時開始以5°C /分鐘的冷卻速度冷卻所述腔室。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用工藝氣體處理基底的方法，屬于表面處理技術領域，其可解決現(xiàn)有的用工藝氣體處理基底的方法不能兼具良好的均勻性和高產(chǎn)能的問題。本發(fā)明的用工藝氣體處理基底的方法包括將設有至少兩個待處理的基底的處理設備的腔室加熱到第一溫度，各所述基底表面相對且相間隔的排成至少一列；將所述腔室以第一冷卻速度冷卻到第二溫度，該第一冷卻速度足夠大以使所述基底中部的溫度高于其周邊部的溫度；在所述基底中部的溫度高于其周邊部的溫度的情況下，向所述腔室通入工藝氣體以處理所述基底。本發(fā)明可用于半導體工藝領域中。
文檔編號C30B31/06GK102383197SQ201010272128
公開日2012年3月21日 申請日期2010年9月2日 優(yōu)先權日2010年9月2日
發(fā)明者馮超林, 劉根, 徐威, 徐家駿, 王冬梅 申請人:北大方正集團有限公司, 深圳方正微電子有限公司