CN103834932A - Lpcvd工艺设备 - Google Patents

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CN103834932A CN201410098489.0A CN201410098489A CN103834932A CN 103834932 A CN103834932 A CN 103834932A CN 201410098489 A CN201410098489 A CN 201410098489A CN 103834932 A CN103834932 A CN 103834932A
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Inventor
林敏伟
张凌越
范洁修
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Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
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Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
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Abstract

本发明提供了一种LPCVD工艺设备，所述LPCVD工艺设备包括：反应腔室及位于所述反应腔室底部的歧管，所述歧管外设置有冷却装置。在本发明提供的LPCVD工艺设备中，通过在歧管外设置冷却装置以降低反应腔室底部的温度，从而减少LPCVD HTO工艺中的氯气浓度，进而能够得到质量高、平整性好的DCS-HTO薄膜（氧化硅层）。

Description

LPCVD工艺设备
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种LPCVD工艺设备。
背景技术
在半导体制造工艺中，热氧化（thermal oxidation）工艺被普遍使用。热氧化工艺所形成的氧化硅具有质量高、平整性好等优点。然而，相对于化学气相沉积工艺而言，热氧化工艺需要更高的温度（通常大于1000℃）和更长的工艺时间。
针对上述问题，一种可选的替代方案就是使用LPCVD HTO（Low PressureChemical Vapor Deposition High Temperature Oxidation，低压化学气相沉积高温氧化）工艺。典型的，LPCVD HTO工艺将在相对较低的温度（通常小于1000℃）和较低的压力下实现，由此LPCVD HTO工艺将产生较小的热开支。同时，LPCVD HTO工艺具有非常好的台阶性能，其可以形成质量较高、平整性较好的氧化硅。
LPCVD HTO工艺将用到反应物DCS（即SiH2Cl2），此外，LPCVD HTO工艺通常还包括N2O，具体反应式如下：
SiH2Cl2（gas）+2N2O（gas）→SiO2（solid）+2N2（gas）+2HCl（gas）
反应物DCS将引入氯气，由此将导致一些缺陷。具体包括，由反应物DCS参加的LPCVD HTO工艺所形成的薄膜（以下简称DCS-HTO薄膜）中具有不希望的高电荷捕获性。此外，氯气集中的区域将增加氧化层的生长速率，从而使得所生成的DCS-HTO薄膜（氧化硅层）不均匀。同时，由于所生成的DCS-HTO薄膜（氧化硅层）的不均匀，进一步将导致氧化层的堆垛层错以及其他应力相关的缺陷。更进一步的，由于所生成的DCS-HTO薄膜（氧化硅层）的多孔性将导致氧化层中严重的鸟喙或者穿孔现象。
因此，如何降低LPCVD HTO工艺中氯气污染，成了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LPCVD工艺设备，以解决现有的LPCVD HTO工艺中存在氯气污染的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种LPCVD工艺设备，所述LPCVD工艺设备包括：反应腔室及位于所述反应腔室底部的歧管，所述歧管外设置有冷却装置。
可选的，在所述的LPCVD工艺设备中，所述冷却装置覆盖所述歧管。
可选的，在所述的LPCVD工艺设备中，所述冷却装置为内部装有冷却剂的管道。
可选的，在所述的LPCVD工艺设备中，所述管道围绕所述歧管。
可选的，在所述的LPCVD工艺设备中，所述冷却剂为液体。
可选的，在所述的LPCVD工艺设备中，所述冷却剂为水。
可选的，在所述的LPCVD工艺设备中，所述冷却剂为气体。
可选的，在所述的LPCVD工艺设备中，所述冷却剂为氮气或者二氧化碳。
可选的，在所述的LPCVD工艺设备中，所述歧管上设置有多个进气管路。
可选的，在所述的LPCVD工艺设备中，所述反应腔室内设置有保温基座。
发明人研究发现，在LPCVD HTO工艺中，反应腔室底部的温度对于氯气浓度的影响最大，具体的，当反应腔室底部的温度高时，氯气浓度较大；当反应腔室底部的温度低时，氯气浓度较低。
因此，在本申请提供的LPCVD工艺设备中，通过在歧管外设置冷却装置以降低反应腔室底部的温度，从而减少LPCVD HTO工艺中的氯气浓度，进而能够得到质量高、平整性好的DCS-HTO薄膜（氧化硅层）。
附图说明
图1是反应腔室中的温度对于氯气浓度的影响的图表；
图2是本发明实施例的LPCVD工艺设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的LPCVD工艺设备作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在现有的LPCVD HTO工艺中，将用到反应物DCS（即SiH2Cl2），并进而引入氯气，由此将导致一些缺陷。因此，发明人首先想到需要降低氯气的浓度。在此基础上，发明人做了进一步的研究。
在对LPCVD HTO工艺的研究过程中发现，反应腔室的温度对于氯气浓度有较大的影响。特别的，当反应腔室底部的温度高时，氯气浓度较大；当反应腔室底部的温度低时，氯气浓度较低。
具体的，请参考图1，其为反应腔室中的温度对于氯气浓度的影响的图表。如图1所示，在反应腔室底部位置，当反应腔室底部温度较低时，氯气浓度约为155atom/cm2，当反应腔室底部温度较高时，氯气浓度约为225atom/cm2；在反应腔室中部位置，当反应腔室底部温度较低时，氯气浓度约为100atom/cm2，当反应腔室底部温度较高时，氯气浓度约为145atom/cm2；在反应腔室顶部位置，当反应腔室底部温度较低时，氯气浓度约为60atom/cm2，当反应腔室底部温度较高时，氯气浓度约为100atom/cm2。在此，较低温度通常在100℃～500℃；较高温度通常在500℃～900℃。
由此可见，在LPCVD HTO工艺中，反应腔室底部的温度对于反应腔室中各个位置的氯气浓度均由影响，并且当反应腔室底部的温度高时，氯气浓度较大；当反应腔室底部的温度低时，氯气浓度较低。同时，发明人还发现，只要反应腔室底部的温度有所降低，其总是能够在一定程度上降低氯气浓度。
基此，发明人提出了一种LPCVD工艺设备，其核心思想是，通过在歧管外设置冷却装置以降低反应腔室底部的温度，从而减少LPCVD HTO工艺中的氯气浓度，进而能够得到质量高、平整性好的DCS-HTO薄膜（氧化硅层）。
具体的，请参考图2，其为本发明实施例的LPCVD工艺设备的结构示意图。如图2所示，在本申请实施例中，所述LPCVD工艺设备1包括：反应腔室10及位于所述反应腔室10底部的歧管11，所述歧管11外设置有冷却装置12。
在本申请实施例中，由于所述歧管11位于所述反应腔室10的底部，因此，通过在所述歧管11外设置冷却装置12，便可实现对于所述反应腔室10的底部的冷却。从而，当在所述反应腔室10中进行LPCVD HTO工艺时，便可实现对于氯气浓度的降低，进而能够得到质量高、平整性好的DCS-HTO薄膜（氧化硅层）。
进一步的，所述冷却装置12覆盖所述歧管11。通过所述冷却装置12覆盖所述歧管11能够更好地实现对于所述反应腔室10的底部的降温，从而更好地实现对于氯气浓度的降低，进而能够得到质量高、平整性好的DCS-HTO薄膜（氧化硅层）。
在本申请实施例中，所述冷却装置12为内部装有冷却剂的管道。优选的，所述管道的材质为金属。金属具有较高的耐磨性，能够保证所述管道的质量。同时，金属的热传导性能较佳，因此金属管道能够更好的起到对反应腔室10的底部降温的作用。进一步的，所述管道围绕所述歧管11。当所述管道较细（即管道口径较小）时，所述管道可以绕所述歧管11多圈；当所述管道较粗（即管道口径较大）时，所述管道可以绕所述歧管11一圈或者多圈。
在本申请实施例中，所述管道中装的冷却剂既可以是液体也可以是气体。当所述管道中装的冷却剂是液体时，优选的，所述冷却剂为水。水是比较廉价的一种液体，因此，在所述管道中装的冷却剂为水时，可以降低设备成本。当所述管道中装的冷却剂是气体时，优选的，所述冷却剂为氮气或者二氧化碳。氮气或者二氧化碳不仅价格比较低廉，而且气体性能比较稳定。因此，在所述管道中装的冷却剂为氮气或者二氧化碳时，不仅可以降低设备成本，同时还能够保证设备的质量及可靠性。
在本申请实施例中，所述歧管11上设置有多个进气管路13。通过所述多个进气管路13能够向所述反应腔室10同时通入多种反应气体，从而提高工艺效率，降低工艺成本。
进一步的，所述反应腔室10内设置有保温基座（图2中未示出）。所述LPCVD工艺需要一定的温度，因此，通过所述保温基座可提供LPCVD工艺所需的温度。
综上可见，在本申请实施例提供的LPCVD工艺设备中，通过在歧管外设置冷却装置以降低反应腔室底部的温度，从而减少LPCVD HTO工艺中的氯气浓度，进而能够得到质量高、平整性好的DCS-HTO薄膜（氧化硅层）。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种LPCVD工艺设备，其特征在于，包括：反应腔室及位于所述反应腔室底部的歧管，所述歧管外设置有冷却装置。
2.如权利要求1所述的LPCVD工艺设备，其特征在于，所述冷却装置覆盖所述歧管。
3.如权利要求1所述的LPCVD工艺设备，其特征在于，所述冷却装置为内部装有冷却剂的管道。
4.如权利要求3所述的LPCVD工艺设备，其特征在于，所述管道围绕所述歧管。
5.如权利要求3所述的LPCVD工艺设备，其特征在于，所述冷却剂为液体。
6.如权利要求5所述的LPCVD工艺设备，其特征在于，所述冷却剂为水。
7.如权利要求3所述的LPCVD工艺设备，其特征在于，所述冷却剂为气体。
8.如权利要求7所述的LPCVD工艺设备，其特征在于，所述冷却剂为氮气或者二氧化碳。
9.如权利要求1～8中任一项所述的LPCVD工艺设备，其特征在于，所述歧管上设置有多个进气管路。
10.如权利要求1～8中任一项所述的LPCVD工艺设备，其特征在于，所述反应腔室内设置有保温基座。
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Citations (4)

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