CN102051601B - 薄膜沉积方法 - Google Patents

薄膜沉积方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102051601B
CN102051601B CN2009101980951A CN200910198095A CN102051601B CN 102051601 B CN102051601 B CN 102051601B CN 2009101980951 A CN2009101980951 A CN 2009101980951A CN 200910198095 A CN200910198095 A CN 200910198095A CN 102051601 B CN102051601 B CN 102051601B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction chamber
temperature
wafer
film
part temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2009101980951A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102051601A (zh
Inventor
赵星
高剑鸣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Original Assignee
Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp filed Critical Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority to CN2009101980951A priority Critical patent/CN102051601B/zh
Publication of CN102051601A publication Critical patent/CN102051601A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102051601B publication Critical patent/CN102051601B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明公开了一种薄膜沉积方法，该方法应用于炉管中，所述炉管包括：用于按照从上至下的顺序承载晶圆的晶舟、用于反应气体在晶圆表面进行薄膜沉积的反应腔、用于对反应腔进行加热的加热器，其中，加热器按照从上到下的顺序分为5个温区，用于分别对反应腔的上部、上中部、中部、中下部和下部进行加热；在晶舟上放置M个晶圆，并向反应腔内通入反应气体，反应腔的上部温度、上中部温度、中部温度、中下部温度和下部温度分别被调整至能使反应气体在从上至下的第1个至M/3个晶圆、第(M/3)+1至2M/3个晶圆、第(2M/3)+1个至M个晶圆表面分别沉积为三种不同厚度的薄膜的温度。采用该方法能够节约成本。

Description

薄膜沉积方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种薄膜沉积方法。
背景技术
随着电子设备的广泛应用，半导体的制造工艺得到了飞速的发展，薄膜沉积工艺在半导体的制造流程中是一种常见的工艺。在现有半导体制造工艺中，沉积是在炉管中完成的，为了对现有技术中的薄膜沉积方法进行清楚地说明，下面首先对现有炉管进行简单介绍。
图1为现有炉管的剖面结构示意图。如图1所示，现有炉管主要包括：加热器(Heater)、由石英构成的反应腔(Quartz tube)、底盖(Cap)以及晶舟(Boat)，其中，各部分均是可拆卸的。
其中，底盖和晶舟相连，并能在外界驱动系统(图未示出)的驱动下带动晶舟上下移动；晶舟用于装载晶圆，如图1所示，每个格子上可放置一片。当需要装载晶圆时，底盖带动晶舟向下移动，离开反应腔，晶圆装载完毕，底盖带动晶舟向上移动，进入到反应腔内，并和反应腔一起构成密闭结构。另外，反应腔上设置有进气口和出气口，用于输入反应所需气体和排出废气。
加热器位于反应腔外，用于对反应腔进行加热。在大多数炉管的设计中，加热器的主体部分呈现圆柱形状，并采用石棉等材料制成的顶盖封住顶部。通常，加热器的主体部分的最外层由不锈钢材料制成，中间是一层绝热层，主要是为了防止反应腔内的温度向外扩散，绝热层里面为加热电路，由环绕在绝热层内壁上的电阻丝等构成。
为了使加热更为均匀，加热器按照从上到下的顺序分为5个温区，每个温区的加热电路相互独立，互不干扰，分别用于对反应腔内的不同区域进行加热。如图2所示，图2为现有加热器的不同温区的示意图。假设共分为A、B、C、D、E 5个温区，可以看出，虽然对于不同的温区来说，其不锈钢层和绝热层是连接在一起的，但是加热电路是完全独立的。按照从上到下的顺序，这5个温区分别用于加热反应腔的上部、上中部、中部、中下部以及下部5个不同的区域，一般我们将A温区所对应的反应腔的温度称为上部温度(Top-temperature)，将B温区所对应的反应腔的温度称为上中部温度(Top-center-temperature)，将C温区所对应的反应腔的温度称为中部温度(Center-temperature)，将D温区所对应的反应腔的温度称为中下部温度(Center-bottom-temperature)，将E温区所对应的反应腔的温度称为下部温度(Bottom-temperature)，其中，各个温区的温度与所对应的反应腔的温度相等。
需要说明的是，图1所示仅为一种可能的炉管结构，在实际应用中，根据实际需要的不同，炉管中可能还会包括其它组成部分，由于与本发明所述方案无直接关系，故不再一一介绍。
基于上述炉管，现有技术中的薄膜沉积方法包括以下几个步骤：
步骤一，通过炉管的进气口向反应腔内通入反应气体，需要说明的是，根据欲沉积的薄膜材料的不同，反应气体也有所不同，例如，若欲沉积氮化硅(SiN)薄膜，所通入的反应气体为二氯硅烷(DCS)和氨气(NH3)，由于晶舟上的晶圆包括一硅基底，在后续步骤中，DCS、NH3与硅基底发生反应可生成SiN薄膜。
步骤二，分别调整上部温度、上中部温度、中部温度、中下部温度、下部温度，例如，上部温度、上中部温度、中部温度、中下部温度、下部温度分别为：770℃至790℃、763℃至783℃、750℃至770℃、737℃至757℃、727℃至747℃，使分别处于A、B、C、D、E 5个温区内的晶圆上所沉积的SiN薄膜的厚度均约为1150埃。
其中，反应腔内压力为0.1托(torr)至0.5torr、反应时间为53.1分钟至64.9分钟、DCS流量为10sccm至1000sccm、NH3流量为20sccm至2000sccm。在实际应用中，还可根据欲沉积的厚度而对反应时间进行调整，这样，A、B、C、D、E 5个温区内的晶圆上所沉积的SiN薄膜的厚度均是相等的，但不局限于1150埃。
采用上述方法，在炉管中每进行一次薄膜沉积，位于晶舟上的所有晶圆表面所沉积的薄膜厚度是相等的，然而，在实际应用中，由于需要对半导体工艺进行优化，经常需要在不同的参数下在控片上模拟实际的产品生产环节。需要说明的是，控片是一种专门用作实验的晶圆，例如，若需对SiN薄膜的化学机械研磨工艺(CMP)进行优化，则采用当前的CMP参数对沉积有SiN的控片进行研磨，并测量研磨后控片的相关参数，例如控片的厚度、划痕率等，若研磨后控片的相关参数不满足产品的生产标准，则对CMP参数进行调整，并重复上述步骤，以此来对CMP进行优化。可见，为了对不同类型的产品进行优化，其中，所述不同类型的产品体现在薄膜厚度的不同，我们有时需要在控片上沉积不同厚度的薄膜，以进行实验。然而，在现有技术中，在炉管中每进行一次薄膜沉积，位于晶舟上的所有晶圆表面所沉积的薄膜厚度是相等的，若需获得具有N种不同厚度薄膜的控片，那么至少需要进行N次沉积，其中，N为正整数，而每次沉积所获得的沉积有薄膜的控片并不会被完全利用，这就造成了浪费，成本比较高。
发明内容
有鉴于此，本发明提出薄膜沉积方法，能够节约成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种薄膜沉积方法，该方法应用于炉管中，所述炉管包括：用于按照从上至下的顺序承载晶圆的晶舟、用于反应气体在晶圆表面进行薄膜沉积的反应腔、用于对反应腔进行加热的加热器，其中，加热器按照从上到下的顺序分为5个温区，用于分别对反应腔的上部、上中部、中部、中下部和下部进行加热；在晶舟上放置M个晶圆，并向反应腔内通入反应气体，反应腔的上部温度、上中部温度、中部温度、中下部温度和下部温度分别被调整至能使反应气体在从上至下的第1个至M/3个晶圆、第(M/3)+1至2M/3个晶圆、第(2M/3)+1个至M个晶圆表面分别沉积为三种不同厚度的薄膜的温度，其中，M为大于3的正整数，当M/3非整数时，M/3为向上取整或向下取整的结果。
所述薄膜为氮化硅SiN薄膜，所述反应气体为二氯硅烷DCS和氨气NH3。
反应腔内压力为0.1托至0.5托、反应时间为53.1分钟至64.9分钟、DCS流量为10sccm至1000sccm、NH3流量为20sccm至2000sccm，上部温度、上中部温度、中部温度、中下部温度、下部温度分别为：769℃至789℃、762℃至782℃、752℃至772℃、739℃至759℃、730℃至750℃，当M为30时，按照从上至下的顺序第1个至第10个晶圆上所沉积的SiN薄膜为1100埃，第11个至第20个晶圆上所沉积的SiN薄膜为1170埃，第21个至第30个晶圆上所沉积的SiN薄膜为12000埃。
可见，采用本发明所述方案，在晶舟上放置M个晶圆，并向反应腔内通入反应气体，反应腔的上部温度、上中部温度、中部温度、中下部温度、下部温度分别被调整至能使反应气体在从上至下的第1个至M/3个晶圆、第(M/3)+1至2M/3个晶圆、第(2M/3)+1个至M个晶圆表面分别沉积为三种不同厚度的薄膜的温度，这样在炉管中每进行一次薄膜沉积就可获得三种不同厚度的薄膜，节约了成本。
附图说明
图1为现有炉管的剖面结构示意图。
图2为现有加热器的不同温区的示意图。
图3为本发明所提供的一种薄膜沉积方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步地详细说明。
本发明的核心思想为：通过调整反应腔的上部温度、上中部温度、中部温度、中下部温度和下部温度，可使得反应气体在从上至下的第1个至M/3个晶圆、第(M/3)+1至2M/3个晶圆、第(2M/3)+1个至M个晶圆表面分别沉积为三种不同厚度的薄膜的温度，因此，在炉管中每进行一次薄膜沉积，就可获得具有三种不同厚度的薄膜，降低了成本。
图3为本发明所提供的一种薄膜沉积方法的流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤：
步骤301，在晶舟上放置M个晶圆，并向反应腔内通入反应气体，其中，M为大于3的正整数，当M/3非整数时，M/3为向上取整或向下取整的结果。
步骤302，反应腔的上部温度、上中部温度、中部温度、中下部温度和下部温度分别被调整至能使反应气体在从上至下的第1个至M/3个晶圆、第(M/3)+1至2M/3个晶圆、第(2M/3)+1个至M个晶圆表面分别沉积为三种不同厚度的薄膜的温度。
下面通过一个实施例对本发明进行详细说明。
在本实施例中，假设在炉管的晶舟上共放置30个晶圆，按照从上到下的顺序，欲使得第1个至第10个晶圆上所沉积的SiN薄膜为1100埃，第11个至第20个晶圆上所沉积的SiN薄膜为1170埃，第21个至第30个晶圆上所沉积的SiN薄膜为12000埃。
本发明所提供的一种薄膜沉积方法的实施例包括以下步骤：
步骤一，通过炉管的进气口向反应腔内通入反应气体，所通入的反应气体为DCS和NH3，由于晶舟上的晶圆包括一硅基底，在后续步骤中，DCS、NH3与硅基底发生反应可生成SiN薄膜。
本步骤与现有技术相同，在此不予赘述。
步骤二，分别调整反应腔的上部温度、上中部温度、中部温度、中下部温度和下部温度，其中，上部温度、上中部温度、中部温度、中下部温度、下部温度分别调整至：769℃至789℃、762℃至782℃、752℃至772℃、739℃至759℃、730℃至750℃，按照从上至下的顺序，使得第1个至第10个晶圆上所沉积的SiN薄膜为1100埃，第11个至第20个晶圆上所沉积的SiN薄膜为1170埃，第21个至第30个晶圆上所沉积的SiN薄膜为12000埃。
反应腔内压力为0.1torr至0.5torr、反应时间为53.1分钟至64.9分钟、DCS流量为10sccm至1000sccm、NH3流量为20sccm至2000sccm，在实际应用中，还可根据欲沉积的厚度而对反应时间进行调整。
需要说明的是，反应腔内压力、反应时间、DCS流量和NH3与现有技术相同，本发明所提供的方法仅对五个温区的温度进行调整。
另外，本发明所提供的方法并不仅限于SiN薄膜的沉积，例如，对于正硅酸乙酯氧化硅(TEOS)薄膜或其他种类的合金(Alloy)薄膜均适用，本发明所提供的方法可应用于多种沉积工艺中，例如：等离子体增强化学气相沉积(PE-CVD)、低压化学气相沉积(LP-CVD)等。
由本发明所提供的技术方案可见，通过调整反应腔的上部温度、上中部温度、中部温度、中下部温度和下部温度，可使得反应气体在从上至下的第1个至M/3个晶圆、第(M/3)+1至2M/3个晶圆、第(2M/3)+1个至M个晶圆表面分别沉积为三种不同厚度的薄膜的温度，也就是说，若该晶圆的主要用途是被用作实验，则该晶圆可被看作为控片，在炉管中每进行一次薄膜沉积，就可获得具有三种不同厚度薄膜的控片，降低了成本。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种薄膜沉积方法，该方法应用于炉管中，所述炉管包括：用于按照从上至下的顺序承载晶圆的晶舟、用于反应气体在晶圆表面进行薄膜沉积的反应腔、用于对反应腔进行加热的加热器，其中，加热器按照从上到下的顺序分为5个温区，用于分别对反应腔的上部、上中部、中部、中下部和下部进行加热；在晶舟上放置M个晶圆，并向反应腔内通入反应气体，其特征在于，反应腔的上部温度、上中部温度、中部温度、中下部温度和下部温度分别被调整至能使反应气体在从上至下的第1个至M/3个晶圆、第M/3+1至2M/3个晶圆、第2M/3+1个至M个晶圆表面分别沉积为三种不同厚度的薄膜的温度，其中，M为大于3的正整数，当M/3非整数时，M/3为向上取整或向下取整的结果；
所述薄膜为氮化硅SiN薄膜，所述反应气体为二氯硅烷DCS和氨气NH3；
反应腔内压力为0.1托至0.5托、反应时间为53.1分钟至64.9分钟、DCS流量为10sccm至1000sccm、NH3流量为20sccm至2000sccm，上部温度、上中部温度、中部温度、中下部温度、下部温度分别为：769℃至789℃、762℃至782℃、752℃至772℃、739℃至759℃、730℃至750℃，当M为30时，按照从上至下的顺序第1个至第10个晶圆上所沉积的SiN薄膜为1100埃，第11个至第20个晶圆上所沉积的SiN薄膜为1170埃，第21个至第30个晶圆上所沉积的SiN薄膜为12000埃。
CN2009101980951A 2009-10-29 2009-10-29 薄膜沉积方法 Expired - Fee Related CN102051601B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009101980951A CN102051601B (zh) 2009-10-29 2009-10-29 薄膜沉积方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009101980951A CN102051601B (zh) 2009-10-29 2009-10-29 薄膜沉积方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102051601A CN102051601A (zh) 2011-05-11
CN102051601B true CN102051601B (zh) 2012-07-25

Family

ID=43956389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009101980951A Expired - Fee Related CN102051601B (zh) 2009-10-29 2009-10-29 薄膜沉积方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102051601B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107488836A (zh) * 2017-08-31 2017-12-19 长江存储科技有限责任公司 一种多晶硅薄膜的沉积方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103839768B (zh) * 2012-11-20 2016-09-07 上海华虹宏力半导体制造有限公司 减少正硅酸乙酯炉体中颗粒杂质的方法
CN110894598A (zh) * 2018-09-12 2020-03-20 长鑫存储技术有限公司 一种沉积炉管
CN111048409A (zh) * 2018-10-11 2020-04-21 长鑫存储技术有限公司 批次型扩散沉积方法
CN113862647A (zh) * 2021-09-28 2021-12-31 长江存储科技有限责任公司 一种薄膜沉积设备及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1571116A (zh) * 2003-07-15 2005-01-26 旺宏电子股份有限公司 半导体炉管温度及气体流量异常事件的预防方法及装置
CN1706984A (zh) * 2004-06-04 2005-12-14 旺宏电子股份有限公司 氮化硅层的形成方法
CN101166846A (zh) * 2005-03-31 2008-04-23 巴特尔纪念研究院 用于将材料选择性沉积到表面和衬底上的方法和装置
CN101312139A (zh) * 2007-05-22 2008-11-26 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 多晶硅膜阻值的测试方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1571116A (zh) * 2003-07-15 2005-01-26 旺宏电子股份有限公司 半导体炉管温度及气体流量异常事件的预防方法及装置
CN1706984A (zh) * 2004-06-04 2005-12-14 旺宏电子股份有限公司 氮化硅层的形成方法
CN101166846A (zh) * 2005-03-31 2008-04-23 巴特尔纪念研究院 用于将材料选择性沉积到表面和衬底上的方法和装置
CN101312139A (zh) * 2007-05-22 2008-11-26 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 多晶硅膜阻值的测试方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107488836A (zh) * 2017-08-31 2017-12-19 长江存储科技有限责任公司 一种多晶硅薄膜的沉积方法
CN107488836B (zh) * 2017-08-31 2019-09-13 长江存储科技有限责任公司 一种多晶硅薄膜的沉积方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102051601A (zh) 2011-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10364494B2 (en) Substrate processing apparatus
CN102051601B (zh) 薄膜沉积方法
KR101995135B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
JP6568508B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
JP2009044023A (ja) 半導体装置の製造方法および基板処理装置
KR102142813B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램
JP6529927B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
US10793949B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method using the same
KR102121482B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
JP2010141223A (ja) 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JPS62152171A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
KR20180106897A (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
CN103132053A (zh) 化学气相沉积的气体预热系统
KR20200115208A (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램
KR20190109484A (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램
JPS62139876A (ja) 堆積膜形成法
JP7007481B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置、およびプログラム
KR20170110518A (ko) 질화막의 형성 방법 및 기억 매체
KR20200030451A (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
JP6913240B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置、およびプログラム
CN102051602A (zh) 薄膜沉积方法和装置
CN102011105B (zh) 低压淀积氧化硅工艺方法
CN102044425B (zh) 多晶硅栅的沉积方法
CN103422068B (zh) 一种多晶硅薄膜制造设备及方法
CN111886679A (zh) 半导体装置的制造方法、基板处理装置以及程序

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120725

Termination date: 20191029

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee