CN103811335A - 氧化硅薄膜制备方法、氧化膜厚度控制装置及氧化炉 - Google Patents

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Abstract

氧化硅薄膜制备方法氧化膜厚度控制装置及氧化炉，氧化硅薄膜制备方法包括：提供热氧化炉，所述热氧化炉适于在硅片上生长若干批次的氧化硅薄膜，所述氧化硅薄膜具有相同的目标厚度，且生长不同批次的氧化硅薄膜时，热氧化炉的热氧化反应气压不同；获取热氧化炉基于不同热氧化反应气压下，氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量关系曲线的一种或多种；在采用所述热氧化炉生长所述氧化硅薄膜时，根据获取的外界气压和所述关系曲线，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数以平衡不同批次的热氧化反应气压的波动。本发明能够降低不同批次硅片生长氧化硅薄膜厚度差异。

Description

氧化硅薄膜制备方法、氧化膜厚度控制装置及氧化炉
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种氧化硅薄膜制备方法氧化膜厚度控制装置及氧化炉。
背景技术
热氧化工艺是半导体工艺中最重要的氧化工艺之一。热氧化法的生长机制是硅在氧气或水气的外界下，进行热氧化，其化学反应式为：
Si(固体)+O2(气体)→SiO2(固体)            （1）
Si(固体)+2H2O(气体)→SiO2(固体)+2H2(气体)（2）
热氧化工艺通常采用热氧化炉进行。常用的热氧化炉包括：反应腔，适于为热氧化反应提供平台；与反应腔连通的气源，适于为反应腔提供反应气体；加热反应腔的加热器。
对硅片采用热氧化工艺包括如下步骤：加热器对所述反应腔加热使得所述反应腔升至热氧化反应温度；所述气源向所述反应腔通入反应气体；将硅片载入所述反应腔中进行反应，使硅片在所述反应腔中进行预定时间的热氧化反应直至生长目标厚度的氧化硅薄膜。
但是，采用现有技术的热氧化工艺对不同批次的硅片生长氧化硅薄膜时，厚度不均一，不同批次硅片上的氧化硅薄膜厚度差异大。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种不同批次硅片生长氧化硅薄膜厚度差异小的氧化硅薄膜制备方法、氧化膜厚度控制装置及氧化炉。
为解决上述问题，本发明提供一种氧化硅薄膜制备方法，包括：提供热氧化炉，所述热氧化炉适于在硅片上生长若干批次的氧化硅薄膜，所述氧化硅薄膜具有相同的目标厚度，且生长不同批次的氧化硅薄膜时，热氧化炉的热氧化反应气压不同；获取热氧化炉基于不同热氧化反应气压下，氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量关系曲线的一种或多种；在采用所述热氧化炉生长所述氧化硅薄膜时，根据获取的外界气压和所述关系曲线，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数以平衡不同批次的热氧化反应气压的波动。
可选的，还包括：基于待生长之前批次对待生长批次的热氧化反应气压的影响，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数以平衡不同批次的热氧化反应气压的波动。
可选的，基于待生长之前批次对待生长批次的热氧化反应气压的影响，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数以平衡不同批次的热氧化反应气压的波动包括：获取氧化炉热氧化反应气压波动区间；将所述波动区间划分为若干子区间；根据所述子区间确定与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量；获取待生长批次的热氧化校正反应气压；根据与所述热氧化校正反应气压对应的子区间，选择与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量；并将所述对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量作为待生长批次的热氧化工艺条件。
可选的，所述热氧化校正反应气压的获取方法为：AtmRevise=AtmActual-(THK-1×R-1+THK-2×R-2+THK-3×R-3-Target)/C；其中，AtmRevise为热氧化校正反应气压；AtmActual为所述热氧化外界气压；THK-1、THK-2、THK-3分别为待生长批次的前一批次、前二批次、前三批次硅片的氧化硅薄膜厚度；Target为目标厚度；R-1、R-2、R-3分别为待生长批次的前一批次、前二批次、前三批次硅片对待生长批次的影响因子，C为气压与氧化硅薄膜厚度关联系数。
可选的，R-1＞R-2＞R-3。
可选的，0.4≤R-1≤0.6，0.2≤R-2≤0.4，0.1≤R-3≤0.3。
可选的，根据所述子区间确定与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量包括：根据所述子区间固定热氧化反应温度和热氧化反应气体流量，获取氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间的关系，根据目标厚度获取与目标厚度对应的热氧化反应时间，并将固定的热氧化反应温度、热氧化反应气流量和与目标厚度对应的热氧化反应时间作为与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气流量；或根据所述子区间固定热氧化反应温度和热氧化反应时间，获取氧化硅薄膜厚度与热氧化反应气体流量的关系，根据目标厚度获取与目标厚度对应的热氧化反应气体流量，并将固定的热氧化反应温度、热氧化反应时间和与目标厚度对应的热氧化反应气体流量作为与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量；或根据所述子区间固定热氧化反应气体流量和热氧化反应时间，获取氧化硅薄膜厚度与热氧化反应温度的关系，根据目标厚度获取与目标厚度对应的热氧化反应温度，并将固定的热氧化反应气体流量、热氧化反应时间和与目标厚度对应的热氧化反应温度作为与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量。
本发明还提供一种氧化膜厚度控制装置，包括：气压传感器，适于获取热氧化炉生长氧化膜时的外界气压；氧化膜厚度调节器，所述氧化膜厚度调节器内置氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量关系曲线的一种或多种，适于根据获取的外界气压和所述关系曲线，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数，用以平衡热氧化炉的热氧化反应气压变化。
本发明还提供一种热氧化炉，包括上述的氧化膜厚度控制装置。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明的实施例动态地调节热氧化反应时间、热氧化反应温度、热热氧化反应气体流量，来消除热氧化反应气压的波动对氧化硅薄膜厚度的影响，从而使得在生长相同的目标厚度的氧化硅薄膜时，热氧化工艺不受热氧化反应气压波动影响，生长的氧化硅薄膜具有均一的目标厚度。
进一步的，本发明的实施例消除了之前热氧化工艺对待生长批次的反应气压的影响，使得生长的氧化硅薄膜均一性更佳。
本发明实施例提供的氧化膜厚度控制装置能够避免生长气压波动对氧化膜厚度的影响，从而提高不同批次的氧化膜厚度的均一性。
本发明实施例提供的氧化炉能够避免生长气压波动对氧化膜厚度的影响，从而提高不同批次的氧化膜厚度的均一性。
附图说明
图1是本发明一实施例的热氧化炉的反应气压波动与生长氧化硅薄膜厚度的关系图；
图2为本发明的实施例的氧化硅薄膜制备方法流程示意图。
具体实施方式
如背景技术所述，现有技术中，对不同批次硅片通过热氧化反应生长氧化硅薄膜时，不同批次硅片上形成的氧化硅薄膜厚度不均一，不同批次硅片上的氧化硅薄膜厚度有差异。
针对上述问题进行研究后发现：
首先，现有技术使用热氧化炉进行热氧化反应时，所述热氧化炉的反应腔与外界连通，所述反应腔内的热氧化反应气压随外界气压的变化而变化。
在一示例中，外界气压在上午和下午不相同，受外界气压变化的影响，反应腔内的热氧化反应气压在上午和下午不相同，此外，外界气压还受天气、温度等各种因素影响，外界气压的不稳定导致热氧化反应气压具有波动。
其次，在采用所述热氧化炉进行热氧化反应时，若干批次硅片依次进行热氧化反应，当前批次的热氧化反应气压会受到之前批次的热氧化反应时影响而具有波动。
作为一示例，对若干批次硅片依次进行热氧化反应生长氧化硅薄膜时，第一批次硅片之前并没有进行任何热氧化工艺，第一批次硅片进行热氧化工艺时所述反应腔内初始时刻的热氧化反应气压与外界气压相同；当进行第一批次的热氧化反应时，所述反应腔内会通入热氧化反应气体，且所述反应腔内升温至热氧化反应温度并在热氧化反应时间内保持热氧化反应温度。通常热氧化反应温度为800℃至1200℃，较高温度的热氧化反应温度会使得氧化炉外的外界气压改变，从而影响氧化铝的反应气压。
另外，还需要说明的是，随着反应腔不停的进行热氧化反应生长若干批次的氧化硅薄膜，外界气压也持续的被改变，随着若干批次的热氧化反应进行，每一批次热氧化反应时的外界气压受到的影响也各不相同，外界气压的不稳定又导致热氧化反应气压具有波动。
进一步地，请参考图1，图1为热氧化炉的反应气压波动与生长氧化硅薄膜厚度的关系图，在一实施例中，采用同一氧化炉，在固定热氧化反应时间、热氧化反应温度、热热氧化反应气体流量的条件下，不停的生长氧化薄膜，每生长一批次氧化硅薄膜，测量热氧化炉的外界气压，并将外界气压视为热氧化反应气压，对测量数据进行拟合后发现，热氧化反应气压与氧化硅薄膜厚度呈线性关系。
但是考虑到，在所述热氧化炉与外界连通的条件下，所述热氧化炉的反应气压无法精确控制，因此，本发明提供一种氧化硅薄膜制备方法，在对各个批次硅片生长氧化硅薄膜的同时，动态地调节热氧化反应时间、热氧化反应温度、热热氧化反应气体流量，来消除热氧化反应气压的波动对氧化硅薄膜厚度的影响，从而使得在生长相同的目标厚度的氧化硅薄膜时，热氧化工艺不受热氧化反应气压波动影响，生长的氧化硅薄膜具有均一的目标厚度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图2所示，本发明的实施例提供一种氧化硅薄膜制备方法，请参考图2，包括如下步骤：
步骤S101，提供热氧化炉，所述热氧化炉适于在硅片上生长若干批次的氧化硅薄膜，所述氧化硅薄膜具有相同的目标厚度，且生长不同批次的氧化硅薄膜时，热氧化炉的热氧化反应气压不同；
所述热氧化炉为常压热氧化炉，所述热氧化炉与外界连通，所述反应腔内的热氧化反应气压随外界气压的变化而变化。
所述硅片为8英寸晶圆、12英寸晶圆或16英寸晶圆；所述硅片可以为多层基片（例如，具有覆盖电介质和金属膜的硅衬底）、分级基片、绝缘体上硅基片、外延硅基片、部分处理的基片（包括集成电路及其他元件的一部分）、图案化或未被图案化的基片。
由之前分析可知，当采用热氧化炉生长不同批次的氧化硅薄膜时，热氧化炉的热氧化反应气压受外界气压和之前批次的热氧化影响，不同批次的热氧化反应气压并不相同。
而热氧化反应气压不相同会导致在相同的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量下，生长的氧化硅薄膜厚度具有差异。
为此，本发明的发明人通过采用动态地调节热氧化反应时间、热氧化反应温度、热热氧化反应气体流量，来消除热氧化反应气压的波动对氧化硅薄膜厚度的影响。
步骤S102，获取热氧化炉基于不同热氧化反应气压下，氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量关系曲线的一种或多种。
具体地，获取热氧化炉基于不同热氧化反应气压下，氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量关系曲线的一种或多种包括：
固定热氧化反应时间和热氧化反应气体流量工艺参数，获取氧化硅薄膜厚度与热氧化反应温度的关系曲线；或
固定热氧化反应温度和热氧化反应时间工艺参数，获取氧化硅薄膜厚度与热氧化反应气体流量的关系曲线；或
固定热氧化反应气体流量工艺参数，获取热氧化炉的氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间和热氧化反应温度的关系曲线；或
固定热氧化反应温度工艺参数，获取热氧化炉的氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间和热氧化反应气体流量的关系曲线；或
固定热氧化反应时间工艺参数，获取热氧化炉的氧化硅薄膜厚度与热氧化反应温度和热氧化反应气体流量的关系曲线；或
获取热氧化炉的氧化硅薄膜厚度与热氧化反应温度、热氧化反应时间和热氧化反应气体流量的关系曲线。
下面以固定热氧化反应时间和热氧化反应气体流量工艺参数，获取氧化硅薄膜厚度与热氧化反应温度的关系曲线作示例，作示范性说明：
在一实施例中，在对一密闭反应腔放置测试硅片，并对密闭反应腔施加预定气压、预定热氧化反应气体流量和热氧化反应时间，改变热氧化反应温度，并测量测试硅片上生长的氧化硅薄膜厚度，以获得氧化硅薄膜厚度与热氧化反应温度的关系曲线。
之后，执行步骤S103，在采用所述热氧化炉生长所述氧化硅薄膜时，根据获取的外界气压和所述关系曲线，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数以平衡不同批次的热氧化反应气压的波动。
在另一实施例中，考虑到之前批次的热氧化反应对当前批次的硅片热氧化气压具有影响，在一实施例中，基于待生长之前批次对待生长批次的热氧化反应气压的影响，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数以平衡不同批次的热氧化反应气压的波动。
具体地，包括：获取氧化炉热氧化反应气压波动区间；将所述波动区间划分为若干子区间；根据所述子区间确定与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量；获取待生长批次的热氧化校正反应气压；根据与所述热氧化校正反应气压对应的子区间，选择与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量；并将所述对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量作为待生长批次的热氧化工艺条件。
具体地，所述氧化炉热氧化反应气压波动区间为：0.0996MPa＜反应气压＜0.1036MPa(996百帕＜反应气压＜1036百帕)。
将所述波动区间划分为若干子区间，作为一实施例，子区间的长度为6；需要说明的是，在其他实施例中，子区间的长度可以为2、4、3、1、2.5等。作为一个原则，所述子区间的划分能够使得后续生长的薄膜厚度误差在可容忍范围内，即薄膜厚度误差范围≤10%，需要说明的是，划分的区间越多，后续平衡不同批次的热氧化反应气压的波动效果越佳，划分的区间越多，相应会增加所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量的数量，增加测试强度。
以子区间长度6为例，将氧化炉热氧化反应气压波动区间分为[0.0996，0.1002]、[0.1002，0.1008]、[0.1008，0.1014]、[0.1008，0.1020]、[0.1020，0.1026]、[0.1026，0.1032]、和[0.1032，0.1036]7个区间（上述区间的单位为MPa），在每一区间内，选择该区间的平均气压为参考气压，在参考气压的条件下，获取与目标厚度对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量。
以[0.0996，0.1002]子区间为例，做示范性说明，在[0.0996，0.1002]内，以0.0999MPa为参考气压，固定热氧化反应时间和热氧化反应气体流量工艺参数，获取氧化硅薄膜厚度与热氧化反应温度的关系曲线，根据所述曲线，获取与目标厚度对应的热氧化反应温度，并以固定的氧化反应时间和热氧化反应气体流量、以及与目标厚度对应的热氧化反应温度作为与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量。
在其他实施例中，也可以相应的固定热氧化反应时间和热氧化反应温度、或固定热氧化反应气体流量与热氧化反应温度，以获得氧化硅薄膜厚度与热氧化反应气体流量的关系曲线或氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间的关系曲线，并相应取得与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量。
具体地，根据所述子区间固定热氧化反应温度和热氧化反应气体流量，获取氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间的关系，根据目标厚度获取与目标厚度对应的热氧化反应时间，并将固定的热氧化反应温度、热氧化反应气流量和与目标厚度对应的热氧化反应时间作为与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气流量；或根据所述子区间固定热氧化反应温度和热氧化反应时间，获取氧化硅薄膜厚度与热氧化反应气体流量的关系，根据目标厚度获取与目标厚度对应的热氧化反应气体流量，并将固定的热氧化反应温度、热氧化反应时间和与目标厚度对应的热氧化反应气体流量作为与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量；或根据所述子区间固定热氧化反应气体流量和热氧化反应时间，获取氧化硅薄膜厚度与热氧化反应温度的关系，根据目标厚度获取与目标厚度对应的热氧化反应温度，并将固定的热氧化反应气体流量、热氧化反应时间和与目标厚度对应的热氧化反应温度作为与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量。
本领域的技术人员可以根据上述示范例选择相应的与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量，在此特意说明，不应过分限制本发明的保护范围。
参考[0.0996，0.1002]子区间的对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量获取方式，可以获得其他的区间的对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量。
在当前批次的热氧化反应进行前，获取待生长批次的热氧化校正反应气压。
在一实施例中，所述热氧化校正反应气压的获取方法为：
AtmRevise=AtmActual-(THK-1×R-1+THK-2×R-2+THK-3×R-3-Target)/C；
其中，AtmRevise为热氧化校正反应气压；AtmActual为所述热氧化外界气压；THK-1、THK-2、THK-3分别为待生长批次的前一批次、前二批次、前三批次硅片的氧化硅薄膜厚度；Target为目标厚度；R-1、R-2、R-3分别为待生长批次的前一批次、前二批次、前三批次硅片对待生长批次的影响因子，C为气压与氧化硅薄膜厚度关联系数。
需要说明的是，基于前一批次、前二批次、前三批次硅片对待生长批次的影响效果依次增强，R-1＞R-2＞R-3，具体地，0.4≤R-1≤0.6，0.2≤R-2≤0.4，0.1≤R-3≤0.3。
还需要说明的是，考虑到前一批次、前二批次、前三批次硅片生长的氧化硅薄膜对修正气压的反馈作用以及反馈作用的大小，从而能够获得较精确的热氧化校正反应气压。
获取所述热氧化校正反应气压后，判断所述热氧化校正反应气压落入的子区间，并将所述对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量作为待生长批次的热氧化工艺条件。
以所述热氧化校正反应气压为0.1003为例，所述热氧化校正反应气压位于[0.1002，0.1008]区间，那么将[0.1002，0.1008]区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量作为待生长批次的热氧化工艺条件来生长热氧化硅薄膜。
本发明的实施例动态地调节热氧化反应时间、热氧化反应温度、热热氧化反应气体流量，来消除热氧化反应气压的波动对氧化硅薄膜厚度的影响，从而使得在生长相同的目标厚度的氧化硅薄膜时，热氧化工艺不受热氧化反应气压波动影响，生长的氧化硅薄膜具有均一的目标厚度。
进一步的，本发明的实施例消除了之前热氧化工艺对待生长批次的反应气压的影响，使得生长的氧化硅薄膜均一性更佳。
本发明还提供一种氧化膜厚度控制装置，包括：气压传感器，适于获取热氧化炉生长氧化膜时的外界气压；氧化膜厚度调节器，所述氧化膜厚度调节器内置氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量关系曲线的一种或多种，适于根据获取的外界气压和所述关系曲线，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数，用以平衡热氧化炉的热氧化反应气压变化。
具体地，所述气压传感器设置于热氧化炉外界环境中，适于获取热氧化炉生长氧化膜时的外界气压。
所述氧化膜厚度调节器，内置氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量关系曲线的一种或多种，所述氧化膜厚度调节器与氧化炉的温度控制器、气流控制器和时间控制器相连，并能够根据氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量关系曲线的一种或多种，调节氧化炉所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数，从而用以平衡热氧化炉的热氧化反应气压变化。
具体地，氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量关系曲线的一种或多种包括：
固定热氧化反应时间和热氧化反应气体流量工艺参数，氧化硅薄膜厚度与热氧化反应温度的关系曲线；或
固定热氧化反应温度和热氧化反应时间工艺参数，氧化硅薄膜厚度与热氧化反应气体流量的关系曲线；或
固定热氧化反应气体流量工艺参数，热氧化炉的氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间和热氧化反应温度的关系曲线；或
固定热氧化反应温度工艺参数，热氧化炉的氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间和热氧化反应气体流量的关系曲线；或
固定热氧化反应时间工艺参数，热氧化炉的氧化硅薄膜厚度与热氧化反应温度和热氧化反应气体流量的关系曲线；或
热氧化炉的氧化硅薄膜厚度与热氧化反应温度、热氧化反应时间和热氧化反应气体流量的关系曲线。
调节氧化炉所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数包括：获取氧化炉热氧化反应气压波动区间；将所述波动区间划分为若干子区间；根据所述子区间确定与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量；获取待生长批次的热氧化校正反应气压；根据与所述热氧化校正反应气压对应的子区间，选择与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量；并将所述对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量作为待生长批次的热氧化工艺条件。
本发明实施例提供的氧化膜厚度控制装置能够避免生长气压波动对氧化膜厚度的影响，从而提高不同批次的氧化膜厚度的均一性。
本发明的实施例还提供一种氧化炉，所述氧化炉包括：反应腔，适于为热氧化反应提供平台；与反应腔连通的气源，适于为反应腔提供反应气体；加热反应腔的加热器，所述氧化炉还包括上述实施例提供的氧化膜厚度控制装置。
其中，氧化膜厚度控制装置包括：气压传感器，适于获取热氧化炉生长氧化膜时的外界气压；氧化膜厚度调节器，所述氧化膜厚度调节器内置氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量关系曲线的一种或多种，适于根据获取的外界气压和所述关系曲线，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数，用以平衡热氧化炉的热氧化反应气压变化。
且所述氧化膜厚度调节器与加热器的温度控制器、气源的气流控制器和时间控制器相连，能够调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数。
本发明实施例提供的氧化炉能够避免生长气压波动对氧化膜厚度的影响，从而提高不同批次的氧化膜厚度的均一性。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种氧化硅薄膜制备方法，其特征在于，包括：
提供热氧化炉，所述热氧化炉适于在硅片上生长若干批次的氧化硅薄膜，所述氧化硅薄膜具有相同的目标厚度，且生长不同批次的氧化硅薄膜时，热氧化炉的热氧化反应气压不同；
获取热氧化炉基于不同热氧化反应气压下，氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量关系曲线的一种或多种；
在采用所述热氧化炉生长所述氧化硅薄膜时，根据获取的外界气压和所述关系曲线，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数以平衡不同批次的热氧化反应气压的波动。
2.如权利要求1所述的氧化硅薄膜制备方法，其特征在于，还包括：基于待生长之前批次对待生长批次的热氧化反应气压的影响，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数以平衡不同批次的热氧化反应气压的波动。
3.如权利要求2所述的氧化硅薄膜制备方法，其特征在于，基于待生长之前批次对待生长批次的热氧化反应气压的影响，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数以平衡不同批次的热氧化反应气压的波动包括：
获取氧化炉热氧化反应气压波动区间；
将所述波动区间划分为若干子区间；
根据所述子区间确定与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量；
获取待生长批次的热氧化校正反应气压；
根据与所述热氧化校正反应气压对应的子区间，选择与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量；并将所述对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量作为待生长批次的热氧化工艺条件。
4.如权利要求3所述的氧化硅薄膜制备方法，其特征在于，所述热氧化校正
反应气压的获取方法为：
AtmRevise=AtmActual-(THK-1×R-1+THK-2×R-2+THK-3×R-3-Target)/C；
其中，AtmRevise为热氧化校正反应气压；AtmActual为所述热氧化外界气压；
THK-1、THK-2、THK-3分别为待生长批次的前一批次、前二批次、前三批
次硅片的氧化硅薄膜厚度；Target为目标厚度；R-1、R-2、R-3分别为待生长
批次的前一批次、前二批次、前三批次硅片对待生长批次的影响因子，C
为气压与氧化硅薄膜厚度关联系数。
5.如权利要求4所述的氧化硅薄膜制备方法，其特征在于，R-1＞R-2＞R-3。
6.如权利要求5所述的氧化硅薄膜制备方法，其特征在于，0.4≤R-1≤0.6，
0.2≤R-2≤0.4，0.1≤R-3≤0.3。
7.如权利要求2所述的氧化炉氧化硅薄膜制备方法，其特征在于，根据所述子区间确定与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量包括：
根据所述子区间固定热氧化反应温度和热氧化反应气体流量，获取氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间的关系，根据目标厚度获取与目标厚度对应的热氧化反应时间，并将固定的热氧化反应温度、热氧化反应气流量和与目标厚度对应的热氧化反应时间作为与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气流量；或
根据所述子区间固定热氧化反应温度和热氧化反应时间，获取氧化硅薄膜厚度与热氧化反应气体流量的关系，根据目标厚度获取与目标厚度对应的热氧化反应气体流量，并将固定的热氧化反应温度、热氧化反应时间和与目标厚度对应的热氧化反应气体流量作为与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量；或
根据所述子区间固定热氧化反应气体流量和热氧化反应时间，获取氧化硅薄膜厚度与热氧化反应温度的关系，根据目标厚度获取与目标厚度对应的热氧化反应温度，并将固定的热氧化反应气体流量、热氧化反应时间和与目标厚度对应的热氧化反应温度作为与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量。
8.一种氧化膜厚度控制装置，其特征在于，
气压传感器，适于获取热氧化炉生长氧化膜时的外界气压；
氧化膜厚度调节器，所述氧化膜厚度调节器内置氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量关系曲线的一种或多种，适于根据获取的外界气压和所述关系曲线，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数，用以平衡热氧化炉的热氧化反应气压变化。
9.一种热氧化炉，其特征在于，包括如权利要求8所述的氧化膜厚度控制装置。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104409348A (zh) * 2014-11-10 2015-03-11 成都士兰半导体制造有限公司 沟槽器件的制作方法
CN105200399A (zh) * 2015-08-31 2015-12-30 上海华力微电子有限公司 常压炉管生长的薄膜厚度的控制方法
CN106548955A (zh) * 2016-11-24 2017-03-29 中航（重庆）微电子有限公司 常压炉管实际制程温度的检测方法
CN108180879A (zh) * 2017-11-30 2018-06-19 中国电子科技集团公司第十三研究所 超薄二氧化硅薄膜样片的定值方法及制备方法
CN109207967A (zh) * 2018-10-15 2019-01-15 上海华虹宏力半导体制造有限公司 晶圆摆放方式的派工选择系统及晶圆的摆放方法
CN109473379A (zh) * 2018-10-15 2019-03-15 上海华虹宏力半导体制造有限公司 晶圆工艺条件的控制系统及控制方法
CN109545715A (zh) * 2018-11-21 2019-03-29 武汉新芯集成电路制造有限公司 一种晶圆加工设备及炉管晶圆加工时间的调节方法
CN110243331A (zh) * 2019-07-17 2019-09-17 上海华力集成电路制造有限公司 非晶碳膜的膜厚监测方法
CN113410126A (zh) * 2021-06-18 2021-09-17 上海华虹宏力半导体制造有限公司 热氧化工艺中自动调控硅氧化膜厚度的方法和系统
CN117080129A (zh) * 2023-10-13 2023-11-17 粤芯半导体技术股份有限公司 一种控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4293590A (en) * 1977-10-31 1981-10-06 Fujitsu Limited Process for high pressure oxidation of silicon
JPH0532500A (ja) * 1991-07-31 1993-02-09 Hitachi Ltd 大気圧による酸化・拡散処理条件の制御方法
WO1997046744A1 (de) * 1996-06-04 1997-12-11 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur kompensation von luftdruckschwankungen bei thermischen oxidationsprozessen
US20090192641A1 (en) * 2003-02-24 2009-07-30 Seiko Epson Corporation Optimization method of deposition time and an optimization system of deposition time

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4293590A (en) * 1977-10-31 1981-10-06 Fujitsu Limited Process for high pressure oxidation of silicon
JPH0532500A (ja) * 1991-07-31 1993-02-09 Hitachi Ltd 大気圧による酸化・拡散処理条件の制御方法
WO1997046744A1 (de) * 1996-06-04 1997-12-11 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur kompensation von luftdruckschwankungen bei thermischen oxidationsprozessen
US20090192641A1 (en) * 2003-02-24 2009-07-30 Seiko Epson Corporation Optimization method of deposition time and an optimization system of deposition time

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104409348B (zh) * 2014-11-10 2017-08-08 成都士兰半导体制造有限公司 沟槽器件的制作方法
CN104409348A (zh) * 2014-11-10 2015-03-11 成都士兰半导体制造有限公司 沟槽器件的制作方法
CN105200399A (zh) * 2015-08-31 2015-12-30 上海华力微电子有限公司 常压炉管生长的薄膜厚度的控制方法
CN106548955A (zh) * 2016-11-24 2017-03-29 中航（重庆）微电子有限公司 常压炉管实际制程温度的检测方法
CN106548955B (zh) * 2016-11-24 2020-02-07 华润微电子（重庆）有限公司 常压炉管实际制程温度的检测方法
CN108180879A (zh) * 2017-11-30 2018-06-19 中国电子科技集团公司第十三研究所 超薄二氧化硅薄膜样片的定值方法及制备方法
CN109473379B (zh) * 2018-10-15 2020-10-16 上海华虹宏力半导体制造有限公司 晶圆工艺条件的控制系统及控制方法
CN109207967A (zh) * 2018-10-15 2019-01-15 上海华虹宏力半导体制造有限公司 晶圆摆放方式的派工选择系统及晶圆的摆放方法
CN109473379A (zh) * 2018-10-15 2019-03-15 上海华虹宏力半导体制造有限公司 晶圆工艺条件的控制系统及控制方法
CN109545715A (zh) * 2018-11-21 2019-03-29 武汉新芯集成电路制造有限公司 一种晶圆加工设备及炉管晶圆加工时间的调节方法
CN110243331A (zh) * 2019-07-17 2019-09-17 上海华力集成电路制造有限公司 非晶碳膜的膜厚监测方法
CN110243331B (zh) * 2019-07-17 2022-02-01 上海华力集成电路制造有限公司 非晶碳膜的膜厚监测方法
CN113410126A (zh) * 2021-06-18 2021-09-17 上海华虹宏力半导体制造有限公司 热氧化工艺中自动调控硅氧化膜厚度的方法和系统
CN113410126B (zh) * 2021-06-18 2024-03-08 上海华虹宏力半导体制造有限公司 热氧化工艺中自动调控硅氧化膜厚度的方法和系统
CN117080129A (zh) * 2023-10-13 2023-11-17 粤芯半导体技术股份有限公司 一种控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法及系统
CN117080129B (zh) * 2023-10-13 2024-01-26 粤芯半导体技术股份有限公司 一种控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法及系统

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