CN110184587B - 提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法及化学气相沉积设备 - Google Patents

提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法及化学气相沉积设备 Download PDF

Info

Publication number
CN110184587B
CN110184587B CN201910432639.XA CN201910432639A CN110184587B CN 110184587 B CN110184587 B CN 110184587B CN 201910432639 A CN201910432639 A CN 201910432639A CN 110184587 B CN110184587 B CN 110184587B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature control
control module
temperature
silicon wafer
annealing temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910432639.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110184587A (zh
Inventor
姚建裕
郑凯仁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huali Integrated Circuit Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Huali Integrated Circuit Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Huali Integrated Circuit Manufacturing Co Ltd filed Critical Shanghai Huali Integrated Circuit Manufacturing Co Ltd
Priority to CN201910432639.XA priority Critical patent/CN110184587B/zh
Publication of CN110184587A publication Critical patent/CN110184587A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110184587B publication Critical patent/CN110184587B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34Nitrides
    • C23C16/345Silicon nitride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52Controlling or regulating the coating process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56After-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02Elements
    • C30B29/06Silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/02Heat treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

本发明涉及提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,涉及半导体芯片制造方法,通过首先找出反应炉中与其它硅片刻蚀速率不同的硅片位置,在后续薄膜沉积工艺中,改变该硅片位置对应的加热装置在退火阶段的温度,以改变该位置硅片在退火阶段的温度,进而改变该位置的硅片的膜质,如此改变该位置处硅片的刻蚀速率,以达到薄膜沉积层的刻蚀速率的均匀性。

Description

提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法及化学气相沉积设备
技术领域
本发明涉及半导体芯片制造方法,尤其涉及一种提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法及一种化学气相沉积设备。
背景技术
在半导体芯片制造过程中,对晶圆上的薄膜沉积层进行刻蚀是半导体制造工艺中的常见步骤。随着集成电路工艺的发展,关键尺寸日益变小,对整个硅片,或整个一批硅片,或批与批硅片间的刻蚀均匀性的要求越来越高。对于整个一批硅片来说,硅片间薄膜沉积层的厚度及薄膜沉积层的膜质共同决定了整个一批硅片的刻蚀均匀性。其中,薄膜沉积层的厚度决定了在一定刻蚀速率下需要的刻蚀时间,薄膜沉积层的膜质决定了薄膜沉积层的刻蚀速率。因此欲达到整个一批硅片的刻蚀均匀性,就需要控制整个一批硅片间的薄膜沉积层的厚度及膜质,目前业界已用多种技术来达到一批硅片间的薄膜沉积层的膜厚均匀性较高,在此基础上如何控制薄膜沉积层的膜质以达到薄膜沉积层的刻蚀速率的均匀性,进而达到整个一批硅片间的刻蚀均匀性成为业界的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,以提高晶圆良率。
本发明提供的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,包括:S1:将承载有硅片的晶舟置于反应炉内,向反应炉内通入反应气体,并通过温度控制模块控制反应炉在设定的沉积温度,反应气体在反应炉内反应并在硅片表面沉积成膜,然后通过温度控制模块控制反应炉在设定的退火温度进行退火,完成化学气相沉积工艺;S2:对步骤S1形成的一批硅片的薄膜沉积层进行刻蚀,并测量步骤S1形成的一批硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率,形成样片刻蚀速率数据库;S3:将样片刻蚀速率数据传送至反应炉控制器,反应炉控制器根据样片刻蚀速率数据驱动至少一温度控制模块输出退火温度控制信号,其中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度与该温度控制模块在步骤S1中输出的退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度不同;以及S4:将承载有硅片的晶舟置于反应炉内,向反应炉内通入反应气体,步骤S3中所述的至少一温度控制模块对应的硅片按步骤S3中输出的退火温度控制信号控制的退火温度进行退火。
更进一步的,所述薄膜沉积层为通过化学气相沉积工艺形成的薄膜沉积层。
更进一步的,步骤S1中相同硅片的沉积温度与退火温度相同。
更进一步的,步骤S2中所述样片刻蚀速率数据库中的至少一硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率不同于其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率。
更进一步的,步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度与该温度控制模块输出的沉积温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的沉积温度不同。
更进一步的,步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度高于所述温度控制模块在步骤S1中输出的退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度。
更进一步的,步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度高于所述温度控制模块输出的沉积温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的沉积温度。
更进一步的,则步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度低于所述温度控制模块在步骤S1中输出的退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度。
更进一步的,步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度低于所述温度控制模块输出的沉积温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的沉积温度。
更进一步的,步骤S3中的所述至少一温度控制模块为步骤S2中与其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率不同的硅片所对应的温度控制模块。
更进一步的,所述刻蚀为湿法刻蚀。
本发明还提供一种化学气相沉积设备,包括:反应炉控制器,所述反应炉控制器接收一批样片的刻蚀速率数据,其中该样片在反应炉内以设定的第一沉积温度和第一退火温度完成化学气相沉积成膜工艺,且所述样片的刻蚀速率数据中至少一硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率不同于其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率,并根据所述样片的刻蚀速率数据库输出至少一控制信号;至少一温度控制模块,连接所述反应炉控制器,接收所述反应炉控制器输出的所述至少一控制信号,并根据所述至少一控制信号输出至少一温度控制信号;加热装置,用于给化学气相沉积设备的反应炉内的硅片加热,接收所述至少一温度控制信号,并根据所述至少一温度控制信号控制加热装置的输出功率以对应控制温度控制模块对应的硅片的温度,以使薄膜沉积层的刻蚀速率不同于其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率的位置处的硅片具有一第二沉积温度和第二退火温度,其中所述第二退火温度不同于所述第一退火温度。
更进一步的,所述第二退火温度高于所述第一退火温度。
更进一步的,所述第二退火温度低于所述第一退火温度。
更进一步的,所述第二退火温度高于所述第二沉积温度。
更进一步的,所述第二退火温度低于所述第二沉积温度
本发明提供的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法及化学气相沉积方法,通过首先找出反应炉中与其它硅片刻蚀速率不同的硅片位置,在后续薄膜沉积工艺中,改变该硅片位置对应的加热装置在退火阶段的温度,以改变该位置硅片在退火阶段的温度,进而改变该位置的硅片的膜质,如此改变该位置处硅片的刻蚀速率,以达到薄膜沉积层的刻蚀速率的均匀性。
附图说明
图1为一化学气相沉积设备示意图。
图2为现有技术中薄膜沉积工艺温度示意图。
图3为测量以现有技术形成的薄膜沉积层的刻蚀速率示意图。
图4为本发明一实施例的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法的流程图。
图5为本发明一实施例的化学气相沉积工艺温度示意图。
图6为量测以图5所示的沉积工艺温度形成的薄膜沉积层的刻蚀速率示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明一实施例中,在于提供一种提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法。在本发明一实施例中,所述薄膜沉积层为通过化学气相沉积工艺形成的薄膜沉积层。具体的,请参阅图1,图1为一化学气相沉积设备示意图。如图1所示,化学气相沉积设备包括反应炉10,晶舟11,晶舟上容置多个硅片12,其中多个硅片12在晶舟11内从下至上水平放置,反应炉10的加热装置50,用于给对应位置的硅片12加热,温度控制模块21、22和23,分别用于控制对应的加热装置的温度,如图1所示,温度控制模块21用于控制加热装置51的温度,温度控制模块22用于控制加热装置52的温度,温度控制模块23用于控制加热装置53的温度,以及反应炉控制器30用于控制温度控制模块。
目前运用化学气相沉积设备沉积薄膜沉积层方法为:温度控制模块21、22和23控制加热装置50给反应炉加热,并将硅片加热到期望的化学气相沉积温度;将反应气体输入至反应腔13内,在设定沉积温度下进行化学反应以在硅片上沉积形成薄膜沉积层;然后进行退火,完成薄膜沉积层工艺。如图1所示,目前反应炉内的一个晶舟内可容置大量硅片,如150-200片,如此大量的硅片在反应炉内通过一次沉积工艺形成薄膜沉积层,很难保证所有硅片间薄膜沉积层的厚度一致且膜质相同,因此就使多个硅片间后续的刻蚀工艺较难达到均匀性,因此在现有的控制硅片间薄膜沉积层厚度均匀性的基础上,如何实现硅片间薄膜沉积层膜质均匀性以提高硅片间薄膜沉积层刻蚀速率均匀性至关重要。
具体的,可参阅图2,图2为现有技术中薄膜沉积工艺温度示意图,并请结合图1,为达到硅片间薄膜沉积层厚度均匀性,如图2所示,晶舟内不同位置的硅片的沉积温度不同,一般因反应气体从反应炉下部输入,因此反应炉下部的反应气体的浓度较高,在相同的沉积温度下,下部的反应较快,为达到一个反应炉内一次沉积工艺的硅片间薄膜沉积层厚度的一致性,一般控制位于晶舟上部的硅片的温度高于位于晶舟下部的硅片的温度,完成沉积成膜后,再以与硅片沉积温度相同的温度进行退火,完成化学气相沉积工艺。请参阅图3,图3为测量以现有技术形成的薄膜沉积层的刻蚀速率示意图,如图3所示,测试位于晶舟上部(top)、中上部(c-top)、中部(center)、中下部(c-bottom)和下部(bottom)位置处的硅片的刻蚀速率,得到如图3所示的刻蚀速率示意图,如图3所示,现有技术形成的薄膜沉积层,位于中下部(c-bottom)的硅片的刻蚀速率较快,导致位于此位置的硅片与其它位置的硅片刻蚀均匀性差,主要是由于位于中下部(c-bottom)的硅片的薄膜沉积层的膜质较其它位置的硅片的膜质疏松引起的。
在本发明一实施例中提供的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,首先找出反应炉中与其它硅片刻蚀速率不同的硅片位置,在后续薄膜沉积工艺中,改变该硅片位置对应的加热装置在退火阶段的温度,以改变该位置硅片在退火阶段的温度,进而改变该位置的硅片的膜质,如此改变该位置处硅片的刻蚀速率,以达到薄膜沉积层的刻蚀速率的均匀性。本发明一实施例的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,包括:S1:将承载有硅片的晶舟置于反应炉内,向反应炉内通入反应气体,并通过温度控制模块控制反应炉在设定的沉积温度,反应气体在反应炉内反应并在硅片表面沉积成膜,然后通过温度控制模块控制反应炉在设定的退火温度进行退火,完成化学气相沉积工艺;S2:对步骤S1形成的一批硅片的薄膜沉积层进行刻蚀,并测量步骤S1形成的一批硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率,形成样片刻蚀速率数据库;S3:将样片刻蚀速率数据传送至反应炉控制器,反应炉控制器根据样片刻蚀速率数据驱动至少一温度控制模块输出退火温度控制信号,其中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度与该温度控制模块在步骤S1中输出的退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度不同;以及S4:将承载有硅片的晶舟置于反应炉内,向反应炉内通入反应气体,步骤S3中所述的至少一温度控制模块对应的硅片按步骤S3中输出的退火温度控制信号控制的退火温度进行退火。
具体的,可参阅图4,图4为本发明一实施例的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法的流程图。如图4所示,包括:
S1:将承载有硅片的晶舟置于反应炉内,向反应炉内通入反应气体,并通过温度控制模块控制反应炉在设定的沉积温度,反应气体在反应炉内反应并在硅片表面沉积成膜,然后通过温度控制模块控制反应炉在设定的退火温度进行退火,完成化学气相沉积工艺。
具体的,在本法一实施例中,步骤S1中相同硅片的沉积温度与退火温度相同。以一批硅片为样片,在该样片进行化学气相沉积工艺中相同的硅片的沉积温度与退火温度相同,如图1所示,化学气相沉积设备包括三个温度控制模块21、22和23,其分别控制对应的加热装置50,并根据反应炉控制器30设定的控制信号,控制硅片的温度如图2所示的温度曲线,相同硅片的沉积温度与退火温度相同,且位于晶舟不同位置的硅片的温度不同,如此可使位于晶舟10不同位置的硅片经化学气相沉积工艺后形成的薄膜沉积层的厚度均匀性较好。
S2:对步骤S1形成的一批硅片的薄膜沉积层进行刻蚀,并测量步骤S1形成的一批硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率,形成样片刻蚀速率数据库。
其中,步骤S2中所述样片刻蚀速率数据库中的至少一硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率不同于其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率。
具体可参阅图3测量的样片刻蚀速率的曲线,如图3所示,位于晶舟中下部位置的硅片的刻蚀速率相对于上部(top)、中上部(c-top)、中部(center)和下部(bottom)位置处的刻蚀速率要快。
当然,图3仅为一实施例,在其它实施例中,可为晶舟中一位置处硅片的刻蚀速率相对于其它位置处硅片的刻蚀速率要慢,或晶舟中多个位置处硅片的刻蚀速率与其它位置处硅片的刻蚀速率不同。
如图3所示,所述样片刻蚀速率数据库为曲线,在本发明一实施例中也可为表格形式。本发明对此并不做限定,只要能表示晶舟不同位置的硅片对应的刻蚀速率即可。
S3:将样片刻蚀速率数据传送至反应炉控制器,反应炉控制器根据样片刻蚀速率数据驱动至少一温度控制模块输出退火温度控制信号,其中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度与该温度控制模块在步骤S1中输出的退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度不同。
更具体的,步骤S3中的所述至少一温度控制模块即为步骤S2中与其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率不同的硅片所对应的温度控制模块。
更进一步的,在本发明一实施例中,步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度与该温度控制模块输出的沉积温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的沉积温度不同。不像现有技术中,硅片的沉积温度与退火温度相同,本发明改变硅片的退火温度,也即使本发明的硅片的退火温度与步骤S1中硅片的退火温度不同,以改变硅片的薄膜沉积层的质密性,进而改变硅片的刻蚀速率。
更进一步的,在本发明一实施例中,步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度高于所述温度控制模块在步骤S1中输出的退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度。更进一步的,步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度高于所述温度控制模块输出的沉积温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的沉积温度。如图2所示,位于晶舟中下部位置的硅片的刻蚀速率相对于上部(top)、中上部(c-top)、中部(center)、和下部(bottom)位置处的刻蚀速率要快,则说明位于晶舟中下部位置的硅片的薄膜沉积层的膜质较疏松,在薄膜沉积工艺的沉积阶段完成之后,增高该位置处硅片的退火温度可以增加该位置的硅片的薄膜沉积层的膜质的致密性,进而降低该位置处硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率。请参阅图5,图5为本发明一实施例的化学气相沉积工艺温度示意图,如图5所示,增高该位置处硅片的退火温度,完成薄膜沉积工艺后,测量此批硅片的刻蚀速率,得到图6所示的量测以图5所示的沉积工艺温度形成的薄膜沉积层的刻蚀速率示意图,如图6所示,一个晶舟内形成的一批硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率均匀性较好。
当然,也可能出现晶舟内某位置处的薄膜沉积层的刻蚀速率相对于其它位置处的硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率慢,则步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度低于所述温度控制模块在步骤S1中输出的退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度。更进一步的,步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度低于所述温度控制模块输出的沉积温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的沉积温度。降低该位置处硅片的退火温度,以降低该位置的硅片的薄膜沉积层的膜质的致密性,进而降低该位置处硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率。
S4:将承载有硅片的晶舟置于反应炉内,向反应炉内通入反应气体,步骤S3中所述的至少一温度控制模块对应的硅片按步骤S3中输出的退火温度控制信号控制的退火温度进行退火。
也即在后续的硅片生产中,以改进后的工艺进行化学气相沉积工艺,也即提高了硅片间薄膜沉积层刻蚀速率均匀性。
本发明一实施例中形成的薄膜沉积层为氮化硅薄膜沉积层。如为六氯乙硅烷(HCD)与氨气(NH3)反应生成的氮化硅薄膜。
另,在本发明一实施例中,还提供一种化学气相沉积设备,该学气相沉积设备包括:反应炉控制器30,反应炉控制器30接收一批样片的刻蚀速率数据,其中该样片在反应炉内以设定的第一沉积温度和第一退火温度完成化学气相沉积成膜工艺,且所述样片的刻蚀速率数据中至少一硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率不同于其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率,并根据所述样片的刻蚀速率数据库输出至少一控制信号;至少一温度控制模块(21、22和23),连接反应炉控制器30,接收反应炉控制器30输出的至少一控制信号,并根据所述至少一控制信号输出至少一温度控制信号;加热装置50,用于给化学气相沉积设备的反应炉10内的硅片加热,接收所述至少一温度控制信号,并根据所述至少一温度控制信号控制加热装置的输出功率以对应控制温度控制模块对应的硅片的温度,以使薄膜沉积层的刻蚀速率不同于其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率的位置处的硅片具有一第二沉积温度和第二退火温度,其中所述第二退火温度不同于所述第一退火温度。
也即首先找出反应炉中与其它硅片刻蚀速率不同的硅片位置,在后续薄膜沉积工艺中,改变该硅片位置对应的加热装置在退火阶段的温度,以改变该位置硅片在退火阶段的温度,进而改变该位置的硅片的膜质,如此改变该位置处硅片的刻蚀速率,以达到薄膜沉积层的刻蚀速率的均匀性。
在本发明一实施例中,所述第二退火温度高于所述第一退火温度。以增加该位置的硅片的薄膜沉积层的膜质的致密性。更进一步的,所述第一沉积温度等于第一退火温度,第二沉积温度等于第一沉积温度。
在本发明一实施例中,所述第二退火温度低于第一退火温度。以降低该位置的硅片的薄膜沉积层的膜质的致密性。更进一步的,所述第一沉积温度等于第一退火温度,第二沉积温度等于第一沉积温度。
在本发明一实施例中,所述第二退火温度高于所述第二沉积温度。以增加该位置的硅片的薄膜沉积层的膜质的致密性。
在本发明一实施例中,所述第二退火温度低于所述第二沉积温度。以降低该位置的硅片的薄膜沉积层的膜质的致密性。
在本发明一实施例中,上述一硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率低于其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率的97%或高于其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率的103%,即认为硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率不同于其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率。
在本发明一实施例中,上述刻蚀为对成膜温度敏感的湿法刻蚀。
综上所述,通过首先找出反应炉中与其它硅片刻蚀速率不同的硅片位置,在后续薄膜沉积工艺中,改变该硅片位置对应的加热装置在退火阶段的温度,以改变该位置硅片在退火阶段的温度,进而改变该位置的硅片的膜质,如此改变该位置处硅片的刻蚀速率,以达到薄膜沉积层的刻蚀速率的均匀性。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,其特征在于,包括:
S1:将承载有硅片的晶舟置于反应炉内,向反应炉内通入反应气体,并通过温度控制模块控制反应炉在设定的沉积温度,反应气体在反应炉内反应并在硅片表面沉积成膜,然后通过温度控制模块控制反应炉在设定的退火温度进行退火,完成化学气相沉积工艺;
S2:对步骤S1形成的一批硅片的薄膜沉积层进行刻蚀,并测量步骤S1形成的一批硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率,形成样片刻蚀速率数据库,其中所述样片刻蚀速率数据库中的至少一硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率不同于其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率;
S3:将样片刻蚀速率数据传送至反应炉控制器,反应炉控制器根据样片刻蚀速率数据驱动至少一温度控制模块输出退火温度控制信号,其中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度与该温度控制模块在步骤S1中输出的退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度不同;以及
S4:将承载有硅片的晶舟置于反应炉内,向反应炉内通入反应气体,步骤S3中所述的至少一温度控制模块对应的硅片按步骤S3中输出的退火温度控制信号控制的退火温度进行退火。
2.根据权利要求1所述的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,其特征在于,所述薄膜沉积层为通过化学气相沉积工艺形成的薄膜沉积层。
3.根据权利要求1所述的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,其特征在于,步骤S1中相同硅片的沉积温度与退火温度相同。
4.根据权利要求1所述的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,其特征在于,步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度与该温度控制模块输出的沉积温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的沉积温度不同。
5.根据权利要求1所述的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,其特征在于,步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度高于所述温度控制模块在步骤S1中输出的退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度。
6.根据权利要求1或5任一项所述的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,其特征在于,步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度高于所述温度控制模块输出的沉积温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的沉积温度。
7.根据权利要求1所述的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,其特征在于,则步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度低于所述温度控制模块在步骤S1中输出的退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度。
8.根据权利要求1或7任一项所述的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,其特征在于,步骤S3中所述退火温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的退火温度低于所述温度控制模块输出的沉积温度控制信号控制的与所述温度控制模块对应的硅片的沉积温度。
9.根据权利要求1所述的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,其特征在于,步骤S3中的所述至少一温度控制模块为步骤S2中与其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率不同的硅片所对应的温度控制模块。
10.根据权利要求1所述的提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法,其特征在于,所述刻蚀为湿法刻蚀。
11.一种化学气相沉积设备,其特征在于,包括:反应炉控制器,所述反应炉控制器接收一批样片的刻蚀速率数据,其中该样片在反应炉内以设定的第一沉积温度和第一退火温度完成化学气相沉积成膜工艺,且所述样片的刻蚀速率数据中至少一硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率不同于其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率,并根据所述样片的刻蚀速率数据库输出至少一控制信号;至少一温度控制模块,连接所述反应炉控制器,接收所述反应炉控制器输出的所述至少一控制信号,并根据所述至少一控制信号输出至少一温度控制信号;加热装置,用于给化学气相沉积设备的反应炉内的硅片加热,接收所述至少一温度控制信号,并根据所述至少一温度控制信号控制加热装置的输出功率以对应控制温度控制模块对应的硅片的温度,以使薄膜沉积层的刻蚀速率不同于其它硅片的薄膜沉积层的刻蚀速率的位置处的硅片具有一第二沉积温度和第二退火温度,其中所述第二退火温度不同于所述第一退火温度。
12.根据权利要求11所述的化学气相沉积设备,其特征在于,所述第二退火温度高于所述第一退火温度。
13.根据权利要求11所述的化学气相沉积设备,其特征在于,所述第二退火温度低于所述第一退火温度。
14.根据权利要求11或12任一项所述的化学气相沉积设备,其特征在于,所述第二退火温度高于所述第二沉积温度。
15.根据权利要求11或13任一项所述的化学气相沉积设备,其特征在于,所述第二退火温度低于所述第二沉积温度。
CN201910432639.XA 2019-05-23 2019-05-23 提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法及化学气相沉积设备 Active CN110184587B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910432639.XA CN110184587B (zh) 2019-05-23 2019-05-23 提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法及化学气相沉积设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910432639.XA CN110184587B (zh) 2019-05-23 2019-05-23 提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法及化学气相沉积设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110184587A CN110184587A (zh) 2019-08-30
CN110184587B true CN110184587B (zh) 2021-06-15

Family

ID=67717535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910432639.XA Active CN110184587B (zh) 2019-05-23 2019-05-23 提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法及化学气相沉积设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110184587B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114606476A (zh) * 2020-12-03 2022-06-10 长鑫存储技术有限公司 薄膜的炉管沉积方法
CN116230525B (zh) * 2023-05-08 2023-08-29 粤芯半导体技术股份有限公司 晶圆清洗方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007103598A2 (en) * 2006-01-31 2007-09-13 Applied Materials, Inc. Silicon photovoltaic cell junction formed from thin film doping source
CN101117707A (zh) * 2006-08-01 2008-02-06 上海华虹Nec电子有限公司 改善高温淀积氧化膜的面内均匀性的方法
CN101473415A (zh) * 2006-06-20 2009-07-01 朗姆研究公司 气体喷射以均匀地蚀刻基片
CN109300777A (zh) * 2018-09-25 2019-02-01 上海申和热磁电子有限公司 一种改善硅片多晶硅薄膜翘曲的化学气相沉积方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108369896A (zh) * 2015-12-10 2018-08-03 应用材料公司 利用空间原子层沉积的原位膜退火

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007103598A2 (en) * 2006-01-31 2007-09-13 Applied Materials, Inc. Silicon photovoltaic cell junction formed from thin film doping source
CN101473415A (zh) * 2006-06-20 2009-07-01 朗姆研究公司 气体喷射以均匀地蚀刻基片
CN101117707A (zh) * 2006-08-01 2008-02-06 上海华虹Nec电子有限公司 改善高温淀积氧化膜的面内均匀性的方法
CN109300777A (zh) * 2018-09-25 2019-02-01 上海申和热磁电子有限公司 一种改善硅片多晶硅薄膜翘曲的化学气相沉积方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110184587A (zh) 2019-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI632632B (zh) Substrate processing apparatus, manufacturing method of semiconductor device, and recording medium
US7572052B2 (en) Method for monitoring and calibrating temperature in semiconductor processing chambers
US10424520B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
CN110184587B (zh) 提高硅片间刻蚀速率均匀性的方法及化学气相沉积设备
US11747789B2 (en) Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device, and recording medium
US11726456B2 (en) Substrate processing system
CN109385623B (zh) 一种薄膜沉积方法和沉积薄膜
US9633841B2 (en) Methods for depositing amorphous silicon
US8110412B2 (en) Integrated circuit wafer system with control strategy
TWI639204B (zh) Semiconductor device manufacturing method, recording medium, and substrate processing device
JP2017098464A (ja) 熱処理システム、熱処理方法、及び、プログラム
US6802712B2 (en) Heating system, method for heating a deposition or oxidation reactor, and reactor including the heating system
CN110578132A (zh) 化学气相沉积方法和装置
CN103715067A (zh) 一种提高成膜均匀性的方法
WO2022116481A1 (zh) 薄膜的炉管沉积方法及半导体器件
CN113029070A (zh) 一种监测原子层沉积薄膜生长厚度的方法
KR100584191B1 (ko) 샤워 헤드 구조를 이용한 처리 장치 및 처리 방법
JP3901958B2 (ja) 熱処理装置設定温度の作成方法、および熱処理方法
US20230091037A1 (en) Semiconductor manufacturing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and method of film formation
CN116288253A (zh) 半导体薄膜的加工方法、装置、系统和计算机设备
KR20230045543A (ko) 기판 처리를 행하는 장치, 가스 샤워 헤드, 및 기판 처리를 행하는 방법
KR100634675B1 (ko) 반도체공정에서의 퍼니스 보트
KR100800676B1 (ko) 반도체소자의 박막 증착 형성 방법
JP2001338883A (ja) 半導体装置の製造方法
KR20000038419A (ko) 공핍효과를 제거한 수평저압화학증착장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant