CN105977140B - 一种改善圆晶片内膜厚均匀性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改善圆晶片内膜厚均匀性的方法，包括：第一步骤：将炉管中的处理温度设置为预定初始工艺温度；第二步骤：在从预定初始工艺温度开始以预定降温速度将温度降温至预定下降温度的过程中，对炉管中的硅片进行材料沉积；第三步骤：在从预定下降温度开始以预定升温速度将温度升温至预定上升温度的过程中，对炉管中的硅片进行材料沉积。

Description

一种改善圆晶片内膜厚均匀性的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种改善圆晶片内膜厚均匀性的方法。
背景技术
过去数十年来，圆晶片尺寸越来越大，但是晶体管的尺寸却不断地变小。从几个微米(micrometer)的等级缩小到目前的几个纳米，晶体管尺寸不断缩小，让集成电路的效能大大提升。第一，越小的晶体管象征其通道长度减少，让通道的等效电阻也减少，可以让更多电流通过。第二，晶体管的面积越小，制造芯片的成本就可以降低，在同样的封装里可以装下更高密度的芯片。一片集成电路制程使用的晶圆尺寸是固定的，所以如果芯片面积越小，同样大小的晶圆就可以产出更多的芯片，于是成本就变得更低了。
为了达到高的良率要求整片圆晶片的均匀性更好(圆晶片中心位置与边缘位置的差异越小越好)。目前炉管氮化硅生长工艺中，加热方式为外围加热，气体氛围也是圆晶片外圈浓度大，在目前生长氮化硅这一步骤是恒温生长导致圆晶片外围厚度远厚于中心位置，整个的均匀性大概3％。
然而，希望能够提供一种能够在炉管工艺过程中改善圆晶片内膜厚均匀性的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够在炉管工艺过程中通过对温度进行高低温转换以改善硅片内膜厚均匀性的方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种改善圆晶片内膜厚均匀性的方法，包括：
第一步骤：将炉管中的处理温度设置为预定初始工艺温度；
第二步骤：在从预定初始工艺温度开始以预定降温速度将温度降温至预定下降温度的过程中，对炉管中的硅片进行材料沉积；
第三步骤：在从预定下降温度开始以预定升温速度将温度升温至预定上升温度的过程中，对炉管中的硅片进行材料沉积。
优选地，所述材料沉积是氮化硅沉积。
优选地，所述预定初始工艺温度是780℃。
优选地，所述预定下降温度为740℃。
优选地，所述预定降温速度是1℃/min。
优选地，所述预定升温速度是1℃/min。
优选地，所述预定初始工艺温度等于所述预定上升温度。
优选地，所述预定上升温度是780℃。
优选地，所述第二步骤和所述第三步骤连续执行，所述第二步骤和所述第三步骤之间不停顿。
优选地，所述第二步骤和所述第三步骤重复执行预定次数以沉积预定厚度的材料。
针对在恒定温度下氮化硅沉积生长时出现的中心位置膜厚薄、边缘位置膜厚较厚的问题，采用本发明后，先在高温下边降温边沉积，出现中心位置膜厚较厚、边缘位置膜厚较薄的结构，随后再进行边升温边沉积，在这个过程中，边缘温度高于中心位置，膜厚生长也比中心位置快，这样就可以补偿之前的膜厚均匀性。
由此，本发明提供了一种在炉管工艺过程中通过对工艺温度进行高低温转换以改善硅片内膜厚均匀性的方法，与现有技术工艺过程中采用恒定温度进行氮化硅沉积方式相比，本发明可以大幅度改善硅片内膜厚均匀性。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的改善圆晶片内膜厚均匀性的方法的流程图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的改善圆晶片内膜厚均匀性的方法的流程图。
具体地，如图1所示，根据本发明优选实施例的改善圆晶片内膜厚均匀性的方法包括：
第一步骤S1：将炉管中的处理温度设置为预定初始工艺温度；
例如，所述预定初始工艺温度是780℃。
第二步骤S2：在从预定初始工艺温度开始以预定降温速度将温度降温至预定下降温度的过程中，对炉管中的硅片进行材料沉积；
例如，所述材料沉积是氮化硅沉积。
例如，所述预定下降温度为740℃。
例如，所述预定降温速度是1℃/min。
第三步骤S3：在从预定下降温度开始以预定升温速度将温度升温至预定上升温度的过程中，对炉管中的硅片进行材料沉积。
例如，所述预定升温速度是1℃/min。
例如，所述预定初始工艺温度等于所述预定上升温度。
例如，所述预定上升温度是780℃。
优选地，所述第二步骤S2和所述第三步骤S3连续执行，即所述第二步骤S2和所述第三步骤S3之间不停顿。
优选地，所述第二步骤S2和所述第三步骤S3重复执行预定次数以沉积预定厚度的材料。
举例来说，在具体实施时，例如，在氮化硅沉积工艺过程时，在780℃的高温状态下，以1℃/min的预定降温速度将温度降温740℃，由于降温的过程是硅片边缘先降，中心位置会慢于边缘，在此时中心位置的厚度沉积快于边缘，然后再开始以1℃/min的预定升温速度将温度升高至780℃，此时沉积工艺结果正好与之前相反，从而与之前的现象进行了补偿，如此方式的高低温度的切换，从而达到改善硅片内膜厚均匀性的结果。
实验表明，采用本发明进行氮化硅沉积工艺，通过高温与低温的切换，对硅片内膜厚均匀性的补偿，且沉积速率仍然保持原有速率，膜质无改变(刻蚀速率无变化)，但是有效改善了硅片内的膜厚均匀性。
针对在恒定温度下氮化硅沉积生长时出现的中心位置膜厚薄、边缘位置膜厚较厚的问题，采用本发明后，先在高温下边降温边沉积，出现中心位置膜厚较厚、边缘位置膜厚较薄的结构，随后再进行边升温边沉积，在这个过程中，边缘温度高于中心位置，膜厚生长也比中心位置快，这样就可以补偿之前的膜厚均匀性。
根据本发明，通过在生长氮化硅这一步骤高低温的转换使整个圆晶片外围和中心的差异减小，目前可以降低到1.5％。
由此，本发明提供了一种在炉管工艺过程中通过对工艺温度进行高低温转换以改善硅片内膜厚均匀性的方法，与现有技术工艺过程中采用恒定温度进行氮化硅沉积方式相比，本发明可以大幅度改善硅片内膜厚均匀性。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种改善圆晶片内膜厚均匀性的方法，其特征在于包括：
第一步骤：将炉管中的处理温度设置为预定初始工艺温度；
第二步骤：在从预定初始工艺温度开始以预定降温速度将温度降温至预定下降温度的过程中，对炉管中的硅片进行材料沉积；
第三步骤：在从预定下降温度开始以预定升温速度将温度升温至预定上升温度的过程中，对炉管中的硅片进行材料沉积，所述预定初始工艺温度等于所述预定上升温度。
2.根据权利要求1所述的改善圆晶片内膜厚均匀性的方法，其特征在于，所述材料沉积是氮化硅沉积。
3.根据权利要求1或2所述的改善圆晶片内膜厚均匀性的方法，其特征在于，所述预定初始工艺温度是780℃。
4.根据权利要求1或2所述的改善圆晶片内膜厚均匀性的方法，其特征在于，所述预定下降温度为740℃。
5.根据权利要求1或2所述的改善圆晶片内膜厚均匀性的方法，其特征在于，所述预定降温速度是1℃/min。
6.根据权利要求1或2所述的改善圆晶片内膜厚均匀性的方法，其特征在于，所述预定升温速度是1℃/min。
7.根据权利要求1或2所述的改善圆晶片内膜厚均匀性的方法，其特征在于，所述预定上升温度是780℃。
8.根据权利要求1或2所述的改善圆晶片内膜厚均匀性的方法，其特征在于，所述第二步骤和所述第三步骤连续执行，所述第二步骤和所述第三步骤之间不停顿。
9.根据权利要求1或2所述的改善圆晶片内膜厚均匀性的方法，其特征在于，所述第二步骤和所述第三步骤重复执行预定次数以沉积预定厚度的材料。
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