CN104051307A - 一种改善多晶硅炉管控片监控机制的方法 - Google Patents

一种改善多晶硅炉管控片监控机制的方法 Download PDF

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王智
苏俊铭
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Abstract

本发明为一种改善多晶硅炉管控片监控机制的方法，涉及半导体制造技术领域，包括以下步骤：在晶舟中设置有三个非产品晶片区域；采用若干产品晶片和若干第一挡片，将晶舟中除三个非产品晶片区域以外的区域填满；在非产品晶片区域中填充有第一挡片、第二挡片和控片；将晶舟置于炉管中进行多晶硅制备工艺；对使用后的第二挡片进行清洗和重新制备；重复上述步骤；其中，第二挡片为在一光片上沉积氮化硅和氧化硅后形成；控片则仅沉积氧化硅。本发明保证了炉管工艺过程中控片和产品晶片表面的多晶硅淀积速度一致，使控片能有效准确地反映产品晶片的颗粒数和膜厚，减少了控片使用的片数和量测时间，从而减少了日程监控的成本，提高了日程监控的效率。

Description

一种改善多晶硅炉管控片监控机制的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种改善多晶硅炉管控片监控机制的方法。
背景技术
在现有技术中，对于半导体结构中的多晶硅淀积通常采用低压化学气相沉积的垂直炉管进行工艺，为了保证炉管的工艺质量，在炉管工艺过程中，在晶舟的上、中、下位置各摆放两片相邻控片，以用于检测炉管内工艺产品的颗粒数和膜厚是否符合制程标准，其结构如图1所示，其中包括一晶舟1’、若干挡片2’、若干控片4’、若干产品晶片5’。
其中，对于大部分半导体制程，产品晶片5’在进入多晶硅炉管工艺前，正面和背面均为氧化硅薄膜。由于不同的晶片表层膜质上的多晶硅淀积速度不同，所以多晶硅炉管工艺中的控片4’一般采用硅-氧化硅的结构，以便使与控片相邻的产品晶片多晶硅膜厚正常。并且产品晶片的装载方式设定为从晶舟顶部控片下方依次向下加载。
多晶硅炉管使用的挡片一般采用硅-氮化硅结构，且可在炉管中多次使用。因此在炉管保养后复机测试及产品晶片数量不足等情况下工艺时，控片上方则是填充的正常挡片，由于挡片背面是氮化硅或多晶硅，故现有技术采用控片叠片的方式来检测炉管内工艺产品的颗粒数和膜厚，而其中只采用控片的第二控片a，第四控片b，第六控片c的多晶硅膜厚来监控炉管工艺膜厚的稳定性。
对于现有采用控片叠片的监控方式，存在着控片使用片数较多，量测控片工艺前后颗粒数和膜厚时间较长的问题，这增加了日程监控的成本，降低了日程监控的效率。
中国专利（CN202282335U）公开了一种垂直炉管，包括晶舟、保温桶和石英基座，所述石英基座设置于所述保温桶内，所述晶舟安装于所述保温桶上方，所述保温桶的顶部设有开口，所述晶舟的底部设有通孔，还包括一用于封闭所述保温桶的开口的挡板，所述挡板设置于所述保温桶内部且所述挡板位于所述石英基座的上方。本实用新型提供的垂直炉管，结构简单，使用方便，通过在所述保温桶内部设置一块用于封闭所述保温桶的开口的挡板，可以防止石英基座表面的多晶硅薄膜被气流经所述保温桶的开口带入晶舟的底部区域，从而防止晶舟底的颗粒物质超标，确保产品良率。
上述专利存在着控片使用片数较多，量测控片工艺前后颗粒数和膜厚时间较长的问题，这增加了日程监控的成本，降低了日程监控的效率。
发明内容
为达到上述目的，具体技术方案如下：
一种改善多晶硅炉管控片监控机制的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、提供一晶舟、若干产品晶片、若干第一挡片、若干第二挡片和若干控片；
步骤S2、在所述晶舟中从上往下，依次设置第一非产品晶片区域、第二非产品晶片和第三非产品晶片区域，所述第一非产品晶片区域位于所述晶舟顶部，所述第二非晶片产品区域位于所述晶舟的中部，所述第三非产品晶片区域位于所述晶舟的底部；
步骤S3、至少采用若干产品晶片，将所述晶舟中除第一非产品晶片区域、第二非产品晶片区域和第三非产品晶片区域以外的区域填充满；
步骤S4、在所述第一非产品晶片区域中由上至下依次填充一第一挡片、一第二挡片和一控片，在所述第二非产品晶片区域中由上至下依次填充一第二挡片和一控片，在所述第三非产品晶片区域中由上至下依次填充一第二挡片、一控片和一第一挡片；
步骤S5、将所述晶舟置于炉管中进行多晶硅制备工艺；
步骤S6、对使用后的若干第二挡片进行清洗和重新制备；
步骤S7、重复步骤S1～S6；
其中，所述第一挡片为在一光片的正面和反面均沉积氮化硅后形成；所述第二挡片为在一光片的正面和反面均依次沉积氮化硅和氧化硅后形成；所述控片为在一光片的正面和反面均沉积氧化硅后形成。
优选的，步骤S3中，仅采用若干产品晶片，将所述晶舟中除第一非产品晶片区域、第二非产品晶片区域和第三非产品晶片区域以外的区域填充满。
优选的，步骤S3中，采用若干产品晶片和若干所述第一挡片，将所述晶舟中除第一非产品晶片区域、第二非产品晶片区域和第三非产品晶片区域以外的区域填充满。
优选的，步骤S5中，该炉管为垂直炉管。
优选的，步骤S5中，该炉管为水平炉管。
优选的，步骤S6中，所述第二挡片经清洗以去除表面的多晶硅及二氧化硅后，再制备一层二氧化硅，以完成重新制备。
优选的，步骤S6中，采用酸性清洗液清洗第二挡片。
本发明提供了一种改善多晶硅炉管控片监控机制的方法，与现有采用控片叠片的监控方式相比，本发明在多晶硅炉管晶舟上、中、下位置只放置一个控片，而在每个控片上方都摆放一个第二挡片，该第二挡片的正面和背面均为氧化硅薄膜，并且在淀积过一次多晶硅后就进行回收酸洗，再次重新制备后使用。这就保证了炉管工艺过程中控片和产品晶片表面的多晶硅淀积速度一致，使控片能有效准确地反映多晶硅炉管工艺中产品晶片的颗粒数和膜厚，减少了控片使用的片数和量测时间，从而减少了日程监控的成本，提高了日程监控的效率。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术中晶舟内放置硅片的结构示意图；
图2是本发明改善多晶硅炉管控片监控机制的方法中晶舟内放置硅片的
结构示意图；
图3是本发明改善多晶硅炉管控片监控机制的方法中的第二挡片使用流
程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，显然，所描述的实例仅仅是本发明一部分实例，而不是全部的实例。基于本发明汇总的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有实例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实例及实例中的特征可以相互自由组合。
本发明是一种改善多晶硅炉管控片监控机制的方法，包括以下步骤：
步骤S1、提供一晶舟、若干产品晶片、若干第一挡片、若干第二挡片和若干控片；
步骤S2、在所述晶舟中从上往下，依次设置第一非产品晶片区域、第二非产品晶片和第三非产品晶片区域，所述第一非产品晶片区域位于所述晶舟顶部，所述第二非晶片产品区域位于所述晶舟的中部，所述第三非产品晶片区域位于所述晶舟的底部；
步骤S3、至少采用若干产品晶片，将所述晶舟中除第一非产品晶片区域、第二非产品晶片区域和第三非产品晶片区域以外的区域填充满；
步骤S4、在所述第一非产品晶片区域中由上至下依次填充一第一挡片、一第二挡片和一控片，在所述第二非产品晶片区域中由上至下依次填充一第二挡片和一控片，在所述第三非产品晶片区域中由上至下依次填充一第二挡片、一控片和一第一挡片；
步骤S5、将所述晶舟置于炉管中进行多晶硅制备工艺；
步骤S6、对使用后的若干第二挡片进行清洗和重新制备；
步骤S7、重复步骤S1～S6；
其中，所述第一挡片为在一光片的正面和反面均沉积氮化硅后形成；所述第二挡片为在一光片的正面和反面均依次沉积氮化硅和氧化硅后形成；所述控片为在一光片的正面和反面均沉积氧化硅后形成。本发明提供了一种改善多晶硅炉管控片监控机制的方法，与现有采用控片叠片的监控方式相比，本发明在多晶硅炉管晶舟上、中、下位置只放置一个控片，而在每个控片上方都摆放一个第二挡片，该第二挡片的正面和背面均为氧化硅薄膜，并且在淀积过一次多晶硅后就进行回收酸洗，再次重新制备后使用。这就保证了炉管工艺过程中控片和产品晶片表面的多晶硅淀积速度一致，使控片能有效准确地反映多晶硅炉管工艺中产品晶片的颗粒数和膜厚，减少了控片使用的片数和量测时间，从而减少了日程监控的成本，提高了日程监控的效率。
以下将结合附图对本发明的实例做具体阐释。
如图2（图2中仅展示了主要技术特征，图中省略号处皆填充有若干产品晶片5和若干第一挡片2）所示，本发明的实例是一种改善多晶硅炉管控片监控机制的方法，包括以下步骤：
步骤S1、提供一晶舟1、若干产品晶片5、若干第一挡片2、若干第二挡片3和若干控片4。其中，所述第一挡片2为在一光片的正面和反面均沉积氮化硅后形成；所述第二挡片3为在一光片的正面和反面均依次沉积氮化硅和氧化硅后形成，如图3所示；所述控片为在一光片的正面和反面均沉积氧化硅后形成。
步骤S2、在所述晶舟1中从上往下，依次设置第一非产品晶片区域、第二非产品晶片和第三非产品晶片区域（即如图2所示的晶舟内非省略号处，第一非产品晶片区域、第二非产品晶片和第三非产品晶片区域分别对应了图2中的晶舟1的顶部、中部和底部三个位置）所述第一非产品晶片区域位于所述晶舟顶部，所述第二非晶片产品区域位于所述晶舟的中部，所述第三非产品晶片区域位于所述晶舟的底部。
步骤S3、至少采用若干产品晶片5，将所述晶舟1中除第一非产品晶片区域、第二非产品晶片区域和第三非产品晶片区域以外的区域填充满；也就是说，可以仅采用若干产品晶硅片，将所述晶舟中除第一非产品晶片区域、第二非产品晶片区域和第三非产品晶片区域以外的区域填充满；也可以采用若干产品硅片晶片和若干所述第一挡片，将所述晶舟中除第一非产品晶片区域、第二非产品晶片区域和第三非产品晶片区域以外的区域填充满。。
步骤S4、在所述第一非产品晶片区域中由上至下依次填充一第一挡片2、一第二挡片3和一控片4，在所述第二非产品晶片区域中由上至下依次填充一第二挡片3和一控片4，在所述第三非产品晶片区域中由上至下依次填充一第二挡片3、一控片4和一第一挡片2。由于第二挡片3的背面和控片4正面均为氧化硅，而且相邻摆放的产品晶片5的正面和背面均为氧化硅薄膜，这就使得控片4与产品晶片5得到相同的多晶硅淀积速度，从而使控片4能准确地反映多晶硅炉管工艺中产品晶片5的颗粒数和膜厚。
步骤S5、将所述晶舟1置于炉管中进行多晶硅制备工艺。在该步骤中，该炉管可为垂直炉管或水平炉管中的任意一种。
步骤S6、对使用后的若干第二挡片3进行清洗和重新制备。在该步骤中，所述第二挡片3经酸性清洗液清洗以去除表面的多晶硅及二氧化硅后，再制备一层二氧化硅，以完成重新制备，过程如图3所示。
步骤S7、重复步骤S1～S6。本发明中的第一挡片2可在炉管中多次使用，而为了确保控片4上方的第二挡片3的背面为氧化硅，第二挡片在淀积过一次多晶硅后，就要回收酸洗后重新制备，具体的第二挡片3使用流程如图3所示。
采用本发明的一种改善多晶硅炉管控片监控机制的方法，不但能有效地检测多晶硅炉管各种工艺状况下的产品的颗粒数和膜厚是否符合制程标准，而且减少了日程监控的成本和量测时间，提高了日程监控的效率，在半导体大规模化生产中，获得了明显的经济效益。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种改善多晶硅炉管控片监控机制的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 
步骤S1、提供一晶舟、若干产品晶片、若干第一挡片、若干第二挡片和若干控片； 
步骤S2、在所述晶舟中从上往下，依次设置第一非产品晶片区域、第二非产品晶片和第三非产品晶片区域，所述第一非产品晶片区域位于所述晶舟顶部，所述第二非晶片产品区域位于所述晶舟的中部，所述第三非产品晶片区域位于所述晶舟的底部； 
步骤S3、至少采用若干产品晶片，将所述晶舟中除第一非产品晶片区域、第二非产品晶片区域和第三非产品晶片区域以外的区域填充满； 
步骤S4、在所述第一非产品晶片区域中由上至下依次填充一第一挡片、一第二挡片和一控片，在所述第二非产品晶片区域中由上至下依次填充一第二挡片和一控片，在所述第三非产品晶片区域中由上至下依次填充一第二挡片、一控片和一第一挡片； 
步骤S5、将所述晶舟置于炉管中进行多晶硅制备工艺； 
步骤S6、对使用后的若干第二挡片进行清洗和重新制备； 
步骤S7、重复步骤S1～S6； 
其中，所述第一挡片为在一光片的正面和反面均沉积氮化硅后形成；所述第二挡片为在一光片的正面和反面均依次沉积氮化硅和氧化硅后形成；所述控片为在一光片的正面和反面均沉积氧化硅后形成。 
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，仅采用若干产 品晶片，将所述晶舟中除第一非产品晶片区域、第二非产品晶片区域和第三非产品晶片区域以外的区域填充满。 
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，采用若干产品晶片和若干所述第一挡片，将所述晶舟中除第一非产品晶片区域、第二非产品晶片区域和第三非产品晶片区域以外的区域填充满。 
当所述产品晶片的数量足以将所述晶舟填满时，步骤S3中则全部填充所述产品晶片；当所述产品晶片的数量不足以将所述晶舟填满时，步骤S3中则用所述第一挡片代替所述产品晶片填充所述晶舟直至所述晶舟填满； 
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中，所述炉管为垂直炉管。 
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中，所述炉管为水平炉管。 
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S6中，所述第二挡片经清洗以去除表面的多晶硅及二氧化硅后，再制备一层二氧化硅，以完成重新制备。 
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S6中，采用酸性清洗液清洗第二挡片。 
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