專利名稱：一種用于晶圓多晶硅膜生長過程中的氣體彌散裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種用于晶圓多晶硅膜生長過程中的氣體彌散裝置
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)集成電 路產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，硅襯底材料的需求量也越來越大，質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格，特別是對硅襯底材料正表面做IC器件需要形成一個潔凈區(qū)，為了達(dá)到這個目的，引入了吸雜エ藝，傳統(tǒng)的エ藝分為內(nèi)吸雜和外吸雜兩種，但是此兩種方法都不好控制，隨著人們對吸雜不斷研究，最后發(fā)明了增強型吸雜，即在硅襯底材料的背面生長ー層多晶硅，這樣當(dāng)兩種熱脹冷縮系數(shù)的不同物質(zhì)聯(lián)在一起，通常由于熱脹冷縮系數(shù)的不同兩種材料的表面都會受到一定應(yīng)カ的作用。按照晶體內(nèi)部的缺陷的形成機理，晶體內(nèi)部的缺陷將向應(yīng)カ富集的區(qū)域集中，以緩解.降低應(yīng)カ場，缺陷集中的結(jié)果是硅片表面的缺陷向硅片的背面集中，在晶體缺陷發(fā)生變化的同時硅襯底材料的氧原子和金屬也會像晶體外的氣相擴散，由于娃片的表面的氧原子和金屬最容易擴散到娃片所在的環(huán)境的氣相中去，娃片的表面層將出現(xiàn)潔凈區(qū)，從而達(dá)到吸雜的目的。綜上多晶硅吸雜效果較好，引進(jìn)多晶吸雜エ藝的同時，多晶的生長也成為ー個不斷研究的課題，現(xiàn)在比較常用的就是LPCVD的方式進(jìn)行生長，一般采用水平臥式爐，但是在生長過程中，傳統(tǒng)的方式是采用爐ロー端進(jìn)氣的方式，這樣エ藝氣體硅烷進(jìn)入爐內(nèi)會逐漸減小，造成進(jìn)氣端和出氣端生長的膜厚差異較大，不能滿足エ藝要求，為了達(dá)到相同的膜厚，人們們采取了很多辦法，比如設(shè)定溫度梯度，這樣生長出來的多晶膜雖然厚度可以ー致，但是膜的均勻性和吸雜能力有所不同，造成產(chǎn)品質(zhì)量不一致，后來又采取了三段進(jìn)氣的方式，雖然可以解決溫度梯度和膜質(zhì)問題，但是設(shè)備改造和増加流量計成本以及安裝維護(hù)較為復(fù)雜，而且三個流量エ藝調(diào)整也相對復(fù)雜，加工成本極高。因此有必要提供ー種氣體彌散裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種用于晶圓多晶硅膜生長過程中的氣體彌散裝置，本裝置簡單，改造安裝方便，工作效率高，加工成本低，多晶硅膜產(chǎn)品質(zhì)量均勻一致。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下設(shè)計方案這種用于晶圓多晶硅膜生長過程中的氣體彌散裝置，它包括主進(jìn)氣管，中心管，補償進(jìn)氣管，上述三根管的兩端部分別連通，連通后的一端接主進(jìn)氣ロ，另一端接次進(jìn)氣ロ，主進(jìn)氣管上等距分布著主進(jìn)氣孔，補償進(jìn)氣管為變徑管，一段為主補償進(jìn)氣管，一端為次補償進(jìn)氣管，主補償進(jìn)氣管上有等距分布著主補償進(jìn)氣孔，次補償進(jìn)氣管上有等距分布著的次補償進(jìn)氣孔。采用本實用新型所提供的裝置進(jìn)行晶圓多晶硅膜生長過程包括以下步驟用倒片機將硅片導(dǎo)入石英舟；再將承載硅片的石英舟放入裝有本裝置氣體彌散裝置的爐腔內(nèi)；設(shè)定好生長溫度好和壓カ；打開エ藝氣體生長；生長完成后浄化取出硅片測試膜參數(shù)；測試潔凈區(qū)厚度。本實用新型的優(yōu)點是在水平爐內(nèi)設(shè)置了一個簡單的氣體彌散裝置，安裝改造簡單，只需放在爐內(nèi)，兩端進(jìn)氣，可以達(dá)到恒溫生長，同時エ藝調(diào)整簡單，同時節(jié)省了一個硅烷MFC(成本很高而且需要定期維護(hù))，經(jīng)過測試，通過此裝置生產(chǎn)出膜質(zhì)吸雜性能非常好，在生長8000埃時正面可以形成80微米的潔凈區(qū)；而且每爐100片片內(nèi)和片間均勻性均小于2% (客戶要求10% )，同時計算單片生長成本降低了 20%以上，真正達(dá)到了エ藝簡化、質(zhì)量提升和成本降低的目的。
圖I:本實用新型氣體彌散裝置的簡單結(jié)構(gòu)圖圖2 :本實用新型氣體彌散裝置的主視圖圖3:圖2的左視圖圖4 :本氣體彌散裝置在LPCVD水平臥式爐內(nèi)安裝位置示意圖圖I、圖2、圖3、圖4中，I、主進(jìn)氣ロ，2次進(jìn)氣ロ，3主進(jìn)氣管，4主補償進(jìn)氣管，一端為次補償進(jìn)氣管5，6為加固棒(加固棒就是實心石英棒，為了增加其牢固性。A為本裝置，T為腔體內(nèi)溫度，P為腔體內(nèi)生長壓力，F(xiàn)為硅片承載裝置。
具體實施方式
如圖I、圖2、圖3、圖4所示，這種用于晶圓多晶硅膜生長過程中的氣體彌散裝置，它包括主進(jìn)氣管3，中心管，補償進(jìn)氣管，上述三根管的兩端部分別連通，連通后的一端接主進(jìn)氣ロ 1，另一端接次進(jìn)氣ロ 2，主進(jìn)氣管上等距分布著主進(jìn)氣孔，所述的補償進(jìn)氣管為變徑管，其中一段為主補償進(jìn)氣管4，一端為次補償進(jìn)氣管5，主補償進(jìn)氣管上設(shè)有等距分布的主補償進(jìn)氣孔，次補償進(jìn)氣管上設(shè)有等距分布的次補償進(jìn)氣孔。本裝置總長度I為2250-2255mm ;本裝置材質(zhì)為電子級石英材料,所用材料壁厚為I. 5mm主進(jìn)氣ロ長度a為148-152_，內(nèi)徑07為7_，次進(jìn)氣ロ長度b為198-202_，內(nèi)徑05為6mm.主進(jìn)氣管長度h為1900-1910mm,內(nèi)徑06為5_6mm ;上面分布著等距的主進(jìn)氣孔，主進(jìn)氣孔間距g為110-120mm，主進(jìn)氣孔直徑O I為2. 4-2. 6mm主補償進(jìn)氣管長度f為1055-1065mm,內(nèi)徑O 4為14_16mm ;上面分布著等距的主補償進(jìn)氣進(jìn)氣孔，主補償進(jìn)氣孔間距e為90-100mm，補償進(jìn)氣進(jìn)氣孔孔直徑の2為
4.9-5. Imm.次補償進(jìn)氣管長度y為980-990mm，內(nèi)徑08為5_6mm ;上面分布著等距的次補償進(jìn)氣孔，次補償進(jìn)氣孔間距m為50-60mm,補償進(jìn)氣進(jìn)氣孔直徑03為I. 4-1. 6mm。從主進(jìn)氣ロ端開始到第一個主補償進(jìn)氣孔的距離c為510-530mm.:從第一個主補償進(jìn)氣孔到第一個次補償進(jìn)氣孔的距離d為1070-1080mm，從主進(jìn)氣ロ端開始到第一個主進(jìn)氣孔的距離k為450-470mm.主進(jìn)氣ロ與主進(jìn)氣管連接處弧度Rl為14_15mm，主進(jìn)氣ロ與主補償進(jìn)氣管連接處弧度R2為16-17mm，次進(jìn)氣孔與主進(jìn)氣管連接處弧度R4為14_15mm，次進(jìn)氣ロ與次補償進(jìn)氣管連接弧度R3為14-15mm。[0021]實施例I參閱圖I 圖5所示，本發(fā)明生長多晶硅膜方法包括如下步驟首先在水平爐上安裝好本裝置；首先用100片4英寸硅片生長ー爐，采用理片機將硅片理好，硅片參考面向上；用倒片機將硅片導(dǎo)入石英舟。將4個石英舟共100片產(chǎn)品片放入水平爐內(nèi)，調(diào)整硅烷MFCl流量為75-80SCCM，硅烷MFC2流量為35-40SCCM,生長溫度為650度，沉積壓カ為450MT，進(jìn)行生長，生長時間為60分鐘，生長后取出硅片，測試膜厚為5540埃，片內(nèi)均勻性為0. 56% (要求10 % )，100片片間均勻性為 I.34% (要求10% )，取出一片腐蝕后用顯微鏡觀察潔凈區(qū)為75微米(要求30微米)，完全滿足IC加工要求。(本次提及的均勻性測試完全按SEMI標(biāo)準(zhǔn))
權(quán)利要求1.一種用于晶圓多晶硅膜生長過程中的氣體彌散裝置，其特征在于它包括主進(jìn)氣管(3)，中心管，補償進(jìn)氣管，上述三根管的兩端部分別連通，連通后的一端接主進(jìn)氣ロ(I)，另一端接次進(jìn)氣ロ(2)，主進(jìn)氣管上等距分布著主進(jìn)氣孔，所述的補償進(jìn)氣管為變徑管，其中一段為主補償進(jìn)氣管(4)，一端為次補償進(jìn)氣管(5)，主補償進(jìn)氣管上設(shè)有等距分布的主補償進(jìn)氣孔，次補償進(jìn)氣管上設(shè)有等距分布的次補償進(jìn)氣孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于晶圓多晶硅膜生長過程中的氣體彌散裝置，其特征在于本裝置總長度I為2250-2255mm ;本裝置材質(zhì)為電子級石英材料，所用材料壁厚為I. 5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于晶圓多晶硅膜生長過程中的氣體彌散裝置，其特征在于主進(jìn)氣ロ長度a為148-152mm，內(nèi)徑07為7mm，次進(jìn)氣ロ長度b為198_202臟，內(nèi)徑05為6mm.主進(jìn)氣管長度h為1900-1910mm,內(nèi)徑06為5_6mm ;上面分布著等距的主進(jìn)氣孔,主進(jìn)氣孔間距為110-120mm，主進(jìn)氣孔直徑O I為2. 4-2. 6mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于晶圓多晶硅膜生長過程中的氣體彌散裝置，其特征在于主補償進(jìn)氣管長度f為1055-1065mm,內(nèi)徑C>4為14_16mm ;上面分布著等距的主補償進(jìn)氣進(jìn)氣孔，主補償進(jìn)氣孔間距e為90-100mm，補償進(jìn)氣進(jìn)氣孔孔直徑02為4. 9-5. Imm.
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于晶圓多晶硅膜生長過程中的氣體彌散裝置，其特征在于次補償進(jìn)氣管長度I為980-990mm，內(nèi)徑の8為5_6mm ;上面分布著等距的次補償進(jìn)氣孔，次補償進(jìn)氣孔間距m為50-60mm,補償進(jìn)氣進(jìn)氣孔直徑C>3為I. 4-1. 6mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于晶圓多晶硅膜生長過程中使用的氣體彌散裝置，其特征在于從主進(jìn)氣ロ端開始到第一個主補償進(jìn)氣孔的距離c為510-530mm.:從第一個主補償進(jìn)氣孔到第一個次補償進(jìn)氣孔的距離d為1070-1080mm從主進(jìn)氣ロ端開始到第一個主進(jìn)氣孔的距離k為450_470mm.
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于晶圓多晶硅膜生長過程中使用的氣體彌散裝置，其特征在于主進(jìn)氣ロ與主進(jìn)氣管連接處弧度Rl為14-15mm，主進(jìn)氣ロ與主補償進(jìn)氣管連接處弧度R2為16-17mm，次進(jìn)氣孔與主進(jìn)氣管連接處弧度R4為14_15mm，次進(jìn)氣ロ與次補償進(jìn)氣管連接弧度R3為14-15mm。
專利摘要本實用新型提供一種用于晶圓多晶硅膜生長過程中的氣體彌散裝置，裝置包括主進(jìn)氣管，中心管，補償進(jìn)氣管，上述三根管的兩端部分別連通，連通后的一端接主進(jìn)氣口，另一端接次進(jìn)氣口，主進(jìn)氣管上等距分布著主進(jìn)氣孔，補償進(jìn)氣管為變徑管，一段為主補償進(jìn)氣管，一端為次補償進(jìn)氣管，主補償進(jìn)氣管上有等距分布著主補償進(jìn)氣孔，次補償進(jìn)氣管上有等距分布著的次補償進(jìn)氣孔。通過三個不同尺寸的進(jìn)氣管及上面分布的不同距離和孔尺寸的大小來控制氣體的流量和流速，從在反應(yīng)腔體內(nèi)形成一個穩(wěn)定的氣體模型。本實用新型的優(yōu)點本裝置簡單，改造安裝方便，工作效率高，比原來溫度梯度生長膜質(zhì)質(zhì)量會大幅提升，多晶硅膜產(chǎn)品質(zhì)量均勻一致，加工成本低。
文檔編號C30B28/14GK202430283SQ20112052883
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者劉斌, 孫洪波, 寧永鐸, 徐繼平, 李耀東, 王海濤, 邊永智, 魯進(jìn)軍 申請人:有研半導(dǎo)體材料股份有限公司