CN109950143A - 晶圆加工装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种晶圆加工装置，该晶圆加工装置包括：反应腔室，能放置多个沿纵向方向堆叠的晶圆；以及多个第一管路，用于输送第一反应气体，每个第一管路从反应腔室的下方沿纵向方向延伸至相应的预设高度，其中，每个第一管路的输气口在相应的预设高度处向反应腔室提供第一反应气体，且多个第一管路的输气口分别与不同位置处的晶圆对应。该晶圆加工装置通过在不同预设高度分别向晶圆提供第一反应气体，使得每个晶圆都可以充分与第一反应气体接触并发生反应。

Description

晶圆加工装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种晶圆加工装置。

背景技术

存储器件的存储密度的提高与半导体制造工艺的进步密切相关。随着半导体制造工艺的特征尺寸越来越小，存储器件的存储密度越来越高。为了进一步提高存储密度，已经开发出三维结构的存储器件(即，3D存储器件)。3D存储器件包括沿着垂直方向堆叠的多个存储单元，在单位面积的晶片上可以成倍地提高集成度，并且可以降低成本。

在制作3D存储器件时，为了解决底部选择栅(bottom selective gate,BSG)凹陷的问题，需要分两道工艺步骤完成在晶圆(wafer)表面掺杂氮元素以及在晶圆表面沉积二氧化硅，在后续的底部选择栅制作工艺的步骤中，可以有效的解决凹陷问题。

然而，上述现有技术的两道工艺步骤需要分别在不同的设备中完成，增加了制造成本。

此外，用于在晶圆表面掺杂氮元素的工艺气体为氨气，在低压下容易分解，导致氨气的分布不均，影响掺氮的效果。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种晶圆加工装置，以解决上述问题。

本发明实施例提供了一种晶圆加工装置，包括：反应腔室，能放置多个沿纵向方向堆叠的晶圆；以及多个第一管路，用于输送第一反应气体，每个所述第一管路从所述反应腔室的下方沿所述纵向方向延伸至相应的预设高度，其中，每个所述第一管路的输气口在相应的所述预设高度处向所述反应腔室提供所述第一反应气体，且所述多个第一管路的输气口分别与不同位置处的所述晶圆对应。

优选地，所述第一反应气体包括氨气，所述氨气与所述多个晶圆反应以在所述多个晶圆表面掺杂氮元素。

优选地，还包括多个温控装置，所述温控装置的数量与所述第一管路对应，以控制所述反应腔室内相应的所述预设高度处的温度。

优选地，还包括：第二管路，用于输送第二反应气体，所述第二管路从所述反应腔室的下方伸入；以及第三管路，用于输送第三反应气体，所述第三管路从所述反应腔室的下方伸入，其中，所述第一反应气体与所述第二反应气体在所述反应腔室内发生反应，并将所述反应产物附着在所述多个晶圆表面。

优选地，所述第二反应气体包括一氧化二氮，所述第三反应气体包括二氯硅烷，所述反应产物包括二氧化硅。

优选地，还包括：壳体，所述反应腔室位于所述壳体中，所述反应腔室的侧壁与所述壳体形成气路通道；以及真空泵，位于所述壳体外部，与所述气路通道连通，其中，通过所述真空泵将所述反应腔室的内部的气体从反应腔室的底部抽送至所述反应腔室的顶部，再经由所述气路通道排出。

优选地，多个所述温度控制装置位于所述气路通道中。

优选地，所述多个第一管路的数量包括5个。

优选地，所述多个晶圆包括控挡片。

优选地，所述晶圆加工装置包括低压化学气相沉积管炉。

根据本发明实施例的晶圆加工装置，通过在反应腔室中设置多个用于输送第一反应气体的第一管路，每个管路的输气口与不同位置的晶圆对应并向不同位置处的晶圆输送第一反应气体，使得位于反应腔室内的每个晶圆都可以与第一反应气体充分接触，从而解决了第一反应气体分布不均的问题。

根据本发明实施例的晶圆加工装置，通过设置与第一管路数量相同的温控装置，以控制对应位置处的温度，保证第一管路的输气口输出的第一反应气体可以与反应腔室内所有晶圆进行正常反应。

根据本发明实施例的晶圆加工装置，通过将第一管路、第二管路以及第三管路伸入相同的反应腔室中，使得在晶圆表面掺杂氮元素的工艺与在晶圆表面沉积二氧化硅的工艺在同一个装置中完成，节省了制造成本。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了本发明施例的晶圆加工装置的结构示意图。

图2示出了现有技术的晶圆加工装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

图1示出了本发明施例的晶圆加工装置的结构示意图。

如图1所示，本发明施例的晶圆加工装置包括：反应腔室101、多个第一管路110、第二管路120、第三管路130、多个温控装置140、壳体103以及真空泵(未示出)，其中，第一管路110、第二管路120、以及第三管路130分别用于输送第一反应气体、第二反应气体以及第三反应气体。

本发明施例的晶圆加工装置优选为低压化学气相沉积管炉，在本实施例中，第一反应气体优选为氨气，第二反应气体优选为一氧化二氮，第二反应气体优选为二氯硅烷，然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对加工装置、第一反应气体、第二反应气体以及第三反应气体的种类进行其他设置。

反应腔室101用于放置晶圆，多个晶圆10沿纵向方向(Z方向)堆叠在反应腔室101中，每个第一管路110从反应腔室101的下方伸入并沿Z方向延伸至相应的预设高度，每个第一管路的输气口111在相应的预设高度处向反应腔室101提供氨气，且多个第一管路的输气口111分别与不同位置处的晶圆10对应，氨气与多个晶圆10反应以在多个晶圆10表面掺杂氮元素，其中，第一管路的输气口111可以由喷嘴实现，多个晶圆10控挡片11，用于监测工艺的执行情况。

在本发明实施例中，第一管路110的数量优选为5个，然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对第一管路110的数量进行其他设置。

第二管路120与第三管路130分别从反应腔室101的下方伸入，将一氧化二氮与二氯硅烷输送至反应腔室101中发生反应生成反应产物二氧化硅，并将二氧化硅附着在每个晶圆10的表面，以完成在晶圆10表面沉积二氧化硅的工艺。

温控装置140的数量与第一管路110对应，以控制反应腔室101内相应的预设高度处的温度，从而保证第一管路的输气口输出的第一反应气体可以与反应腔室内所有晶圆进行正常反应。

在一些优选的实施例中，每个温控装置140位于对应的第一管路的输气口111水平位置处。

然而，本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要将温控装置140设置在其他位置。

反应腔室101位于壳体103中，反应腔室的侧壁102与壳体103形成气路通道104，位于壳体103外部的真空泵与气路通道104连通，通过真空泵将反应腔室101内部的气体从反应腔室101底部抽送至腔室的101顶部，再经由气路通道104排出(参见虚线箭头方向)。

在本实施例中，多个温度控制装置140位于气路通道104中，然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对多个温度控制装置140的位置进行其他设置。

图2示出了现有技术的晶圆加工装置的结构示意图，下面将结合图2对本发明的技术效果进行详细的描述。

如图2所示，现有技术的晶圆加工装置从反应腔室底部的入气管道210向反应腔室内部堆叠的晶圆20输送氨气，在由反应腔室上方的出气管道排出反应气体，由于氨气在低压下容易分解，因此，只有反应腔室下部202具有足够的氨气，反应腔室上部201的氨气不足，从而无法与晶圆20充分反应。

此外，在完成晶圆的氮掺杂工艺后，需要将所有晶圆转移到另外的设备中进行晶圆表面沉积二氧化硅工艺，增加了制造成本。

然而，根据本发明实施例的晶圆加工装置，通过在反应腔室中设置多个用于输送氨气的第一管路，每个管路的输气口与不同位置的晶圆对应并向不同位置处的晶圆输送氨气，使得位于反应腔室内的每个晶圆都可以与氨气充分接触，从而解决了氨气分布不均的问题。

根据本发明实施例的晶圆加工装置，通过设置与第一管路数量相同的温控装置，以控制对应位置处的温度，保证第一管路的输气口输出的氨气可以与反应腔室内所有晶圆进行正常反应。

根据本发明实施例的晶圆加工装置，通过将第一管路、第二管路以及第三管路伸入相同的反应腔室中，使得在晶圆表面掺杂氮元素的工艺与在晶圆表面沉积二氧化硅的工艺在同一个装置中完成，节省了制造成本。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种晶圆加工装置，包括：

反应腔室，能放置多个沿纵向方向堆叠的晶圆；以及

多个第一管路，用于输送第一反应气体，每个所述第一管路从所述反应腔室的下方沿所述纵向方向延伸至相应的预设高度，

其中，每个所述第一管路的输气口在相应的所述预设高度处向所述反应腔室提供所述第一反应气体，且所述多个第一管路的输气口分别与不同位置处的所述晶圆对应。

2.根据权利要求1所述的晶圆加工装置，其中，所述第一反应气体包括氨气，所述氨气与所述多个晶圆反应以在所述多个晶圆表面掺杂氮元素。

3.根据权利要求1或2所述的晶圆加工装置，还包括多个温控装置，所述温控装置的数量与所述第一管路对应，以控制所述反应腔室内相应的所述预设高度处的温度。

4.根据权利要求3所述的晶圆加工装置，还包括：

第二管路，用于输送第二反应气体，所述第二管路从所述反应腔室的下方伸入；以及

第三管路，用于输送第三反应气体，所述第三管路从所述反应腔室的下方伸入，

其中，所述第二反应气体与所述第三反应气体在所述反应腔室内发生反应，并将所述反应产物附着在所述多个晶圆表面。

5.根据权利要求4所述的晶圆加工装置，其中，所述第一反应气体包括一氧化二氮，所述第二反应气体包括二氯硅烷，所述反应产物包括二氧化硅。

6.根据权利要求5所述的晶圆加工装置，还包括：

壳体，所述反应腔室位于所述壳体中，所述反应腔室的侧壁与所述壳体形成气路通道；以及

真空泵，位于所述壳体外部，与所述气路通道连通，

其中，通过所述真空泵将所述反应腔室的内部的气体从所述反应腔室的底部抽送至所述反应腔室的顶部，再经由所述气路通道排出。

7.据权利要求6所述的晶圆加工装置，其中，多个所述温度控制装置位于所述气路通道中。

8.据权利要求7所述的晶圆加工装置，其中，所述多个第一管路的数量包括5个。

9.据权利要求所述的晶圆加工装置，其中，所述多个晶圆包括控挡片。

10.据权利要求1-9任一所述的晶圆加工装置，其中，所述晶圆加工装置包括低压化学气相沉积管炉。