專利名稱：一種單片爐外延層厚度均勻性生長(zhǎng)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅外延生長(zhǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及ー種單片爐外延層厚度均勻性生長(zhǎng)的控制方法。
背景技術(shù)：
外延是在表面平整的單晶硅片上通過化學(xué)氣相反應(yīng)沉積一定厚度的單晶硅層，化學(xué)反應(yīng)是SiHCL3+H2 = Si (沉積)+HCL。外延根據(jù)反應(yīng)爐型不同可以分為桶式反應(yīng)腔體爐(一個(gè)爐次可以在類似桶的基座上放14片)；平板式反應(yīng)腔體爐(一個(gè)爐次可以在類似平板的基座上放18片)；單片式反應(yīng)腔體爐(一個(gè)爐次只能在平板的基座上放I片硅片)。 應(yīng)用材料Centura200型號(hào)的是單片式反應(yīng)腔體爐，如圖I所示，該腔體由“上部石英圓蓋”和“下部石英部件”組成密封的反應(yīng)腔體空間，在這個(gè)腔體中通過支撐架支撐ー個(gè)可以用來平放硅片的石墨基座。反應(yīng)氣體從該腔體的一邊流到另ー邊，反應(yīng)氣體通過硅片時(shí)在硅片上沉積下Si。常規(guī)的上部石英圓蓋表面是沒有斜面的平面，該常規(guī)的上部石英圓蓋和用來平放硅片的石墨基座是平行的，這樣沿著氣流方向SiHCL3硅源濃度越來越少，這樣就導(dǎo)致沿著氣流方向生長(zhǎng)速率不斷下降的問題。因在生長(zhǎng)的過程中基座是以34轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)的，所以就出現(xiàn)了 CentUra200單片爐外延層厚度因沿硅片徑向方向生長(zhǎng)速率不一致，導(dǎo)致出現(xiàn)厚度沿硅片徑向方向“W”形，最終導(dǎo)致厚度均勻性較差，可以用紅外測(cè)厚儀測(cè)試沿硅片徑向方向厚度分布圖形，另使用ADE公司的ADE8150測(cè)試硅片表面的TTV (表面厚度變化)。隨著線寬尺寸的不斷變小，對(duì)硅外延后表面幾何參數(shù)也越來越高，因?yàn)閹缀螀?shù)好差直接影響到光刻，影響到產(chǎn)品的成品率。典型的厚度沿硅片徑向方向的厚度分布圖形和硅片表面的TTV(表面厚度變化)如下使用TTV(表面厚度變化)く Ium的襯底，做200mm厚度為60um的外延層，得到成“W”形的厚度分布圖形(參見圖3)。使用TTV (表面厚度變化)く Ium的襯底，做200mm厚度為60um的外延層，得到TTV(表面厚度變化)為3-4um(參見圖4)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供ー種單片爐外延層厚度均勻性生長(zhǎng)的控制方法，解決沿著氣流方向硅源濃度越來越少導(dǎo)致生長(zhǎng)速率不斷下降的問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供ー種單片爐外延層厚度均勻性生長(zhǎng)的控制方法，包括以下步驟(I)將上部石英圓蓋的內(nèi)表面制作成傾斜面；
(2)將上部石英圓蓋安裝在基座上，上部石英圓蓋的傾斜面沿氣流方向安裝，即越離氣流末尾的位置上部石英圓蓋離基座越近；(3)通入反應(yīng)氣體，反應(yīng)氣體通過硅片時(shí)在硅片上沉積下硅，形成外延。所述步驟(I)中的傾斜面與基座之間呈2-15度。所述步驟(3)中的外延的厚度為2um_100um。有益效果 由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明將上部石英圓蓋設(shè)計(jì)成與基座成2-15度的傾斜面，并且將上部石英圓蓋的傾斜面沿氣流方向進(jìn)行安裝，越離氣流末尾的上部石英圓蓋離基座越近，從而通過改變上部石英圓蓋與基座高度改變邊界層厚度，兩者距離越短邊界層越薄，那么生長(zhǎng)越容易，生長(zhǎng)所需要硅源濃度越少，改變沿氣流方向上的上部石英圓蓋與基座高度調(diào)整生長(zhǎng)速率，使得沿氣流方向的生長(zhǎng)速率一致，最終消除了外延層厚度沿硅片徑向分布成特殊的“W”形，極大提高外延片產(chǎn)品質(zhì)量。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)中的エ藝腔體示意圖；圖2是本發(fā)明的エ藝腔體示意圖；圖3是采用現(xiàn)有技術(shù)做200mm厚度為60um外延層的厚度分布圖形；圖4是采用現(xiàn)有技術(shù)做200mm厚度為60um外延層，24片TTV趨勢(shì)圖；圖5是采用本發(fā)明做200mm厚度為60um的外延層的厚度分布圖形；圖6是采用本發(fā)明做200mm厚度為60um的外延層，24片TTV趨勢(shì)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)ー步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及ー種單片爐外延層厚度均勻性生長(zhǎng)的控制方法，包括以下步驟(I)將上部石英圓蓋I的內(nèi)表面制作成傾斜面，如圖2所示，其中，傾斜面與基座3之間最好呈2_15度。(2)將上部石英圓蓋I安裝在基座3上，上部石英圓蓋I的傾斜面沿氣流方向安裝，即越離氣流末尾的位置上部石英圓蓋I離基座3越近。通過改變上部石英圓蓋I與基座3高度改變邊界層厚度，兩者距離越短邊界層越薄，那么生長(zhǎng)越容易，生長(zhǎng)所需要硅源濃度越少。通過改變沿氣流方向上的上部石英圓蓋I與基座3高度調(diào)整生長(zhǎng)速率，使得沿氣流方向的生長(zhǎng)速率一致。(3)通入反應(yīng)氣體，反應(yīng)氣體通過硅片2時(shí)在硅片2上沉積下硅，形成外延。其中，形成的外延尺寸為200mm,厚度在2um-100um之間。對(duì)比例使用TTV(表面厚度變化)く Ium的24片襯底，采用常規(guī)無斜角的上部石英圓蓋做200mm厚度為60um的外延層，從圖3可以看到沿徑向厚度分布圖形為“W”形，另圖4為24片TTV趨勢(shì)圖3-4um。實(shí)施例使用TTV (表面厚度變化)く Ium的24片襯底，采用本發(fā)明的上部石英圓蓋做200mm厚度為60um的外延層，從圖5可以看到沿徑向厚度分布圖形消除了 “W”形，另圖6為24片TTV趨勢(shì)圖1. 5-2um，對(duì)比圖4可知采用本發(fā)明得到的幾何參數(shù)有很大提高。本發(fā)明將上部石英圓蓋設(shè)計(jì)成與基座成2-15度的傾斜面，并且將上部石英圓蓋的傾斜面沿氣流方向進(jìn)行安裝，越離氣流末尾的上部石英圓蓋離基座越近，從而通過改變上部石英圓蓋與基座高度改變邊界層厚度，兩者距離越短邊界層越薄，那么生長(zhǎng)越容易，生長(zhǎng)所需要硅源濃度越少，改變沿氣流方向上的上部石英圓蓋與基座高度調(diào)整生長(zhǎng)速率，使 得沿氣流方向的生長(zhǎng)速率一致，最終消除了外延層厚度沿硅片徑向分布成特殊的“W”形，極大提1 外延片廣品質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.ー種單片爐外延層厚度均勻性生長(zhǎng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將上部石英圓蓋的內(nèi)表面制作成傾斜面； (2)將上部石英圓蓋安裝在基座上，上部石英圓蓋的傾斜面沿氣流方向安裝，即越離氣流末尾的位置上部石英圓蓋離基座越近； (3)通入反應(yīng)氣體，反應(yīng)氣體通過硅片時(shí)在硅片上沉積下硅，形成外延。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單片爐外延層厚度均勻性生長(zhǎng)的控制方法，其特征在于，所述步驟(I)中的傾斜面與基座之間呈2-15度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單片爐外延層厚度均勻性生長(zhǎng)的控制方法，其特征在于，所述步驟⑶中的外延的厚度為2um-100um。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單片爐外延層厚度均勻性生長(zhǎng)的控制方法，包括以下步驟將上部石英圓蓋的內(nèi)表面制作成傾斜面；將上部石英圓蓋安裝在基座上，上部石英圓蓋的傾斜面沿氣流方向安裝，即越離氣流末尾的位置上部石英圓蓋離基座越近；通入反應(yīng)氣體，反應(yīng)氣體通過硅片時(shí)在硅片上沉積下硅，形成外延。本發(fā)明解決沿著氣流方向硅源濃度越來越少導(dǎo)致生長(zhǎng)速率不斷下降的問題，消除了外延層厚度沿硅片徑向分布成特殊的“W”形，極大提高外延片產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號(hào)C30B25/02GK102644106SQ20121012306
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者李慎重, 梁興勃, 王震, 田達(dá)晰, 陳華 申請(qǐng)人:浙江金瑞泓科技股份有限公司