CN110184652A - 一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积装置及方法 - Google Patents

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庄云娟
贺贤汉
洪漪
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Shanghai Shenhe Thermo Magnetics Electronics Co Ltd
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    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30B29/06—Silicon

Abstract

本发明公开了一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积装置及方法，将原来的单独的进气口进气方式改为由5根不同高度的进气管同时进气方式，既能很好的控制产品之间的多晶层均匀性，又在很大的程度上改善了后翘曲度明显增大的问题，大大提高了产能和良率。

Description

一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积装置及方法
技术领域
本发明涉及一种生长结构层多晶硅的装置和方法，具体涉及一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积装置及方法。
背景技术
目前生长结构层多晶硅的方法主要为低压化学气相沉积，而站立式多晶炉是被广泛用于沉积多晶硅的CVD(化学气相沉积)设备之一。化学气相沉积是一种化工技术，该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。
如图1所示，现有的站立式多晶炉的工作原理是利用单独的进气口通一定的反应气体，高温分解成多晶硅。单个反应气体进气口的反应腔,为了保证片间的均匀性，需要控制合适的温度梯度。但是生长完结构层多晶硅后，产品的翘曲度会恶化；反应时受到温度梯度的影响，产品生长完多晶后，其翘曲度增加量也是呈现梯度现象：从反应腔顶部开始慢慢往底部，翘曲度增加量由小变大。
现有技术中，能够通过控制合适的温度梯度能很好控制产品之间的多晶层均匀性，但不能很好的控制长完多晶后，产品翘曲度会明显变大的问题。
翘曲度不良的产品是直接作废弃处理，为了保证良率，每BATCH(炉)产品投入数，不足满BATCH最大投入量的17％，产能严重受限，反应气体用量也增加。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积装置及方法，将原来的单独的进气口进气方式改为由5根不同高度的进气管同时进气方式，既能很好的控制产品之间的多晶层均匀性，又在很大的程度上改善了后翘曲度明显增大的问题，大大提高了产能和良率。
本发明的技术方案是：一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积装置，所述化学气相沉积装置为站立式多晶炉，所述站立式多晶炉包括外筒体和外筒体内侧的气体反应腔室；
所述站立式多晶炉还包括多根进气管道，所述进气管道的进气口位于外筒体外侧，进气管道穿过外筒体使得进气管道的出气口延伸至气体反应腔室内；且所述多根进气管道的出气口分别延伸至气体反应腔室内的不同高度处；
所述站立式多晶炉还包括一个出气管道，所述出气管道一端与外筒体下方开设的出口连接，一端延伸至外部。
进一步的，所述进气管道有5根，5根进气管道的出气口等高度差设置，最高的进气管道的出气口延伸至气体反应腔室中部，最低的进气管道的出气口延伸至气体反应腔室的四分之一高度处。
进一步的，多根进气管道均自外筒体侧壁底部插入使得进气管道的出气口延伸至气体反应腔室内。
本发明还提供根据一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积装置实现的改善硅片翘曲度的化学气相沉积方法，具体步骤如下：
步骤一、将硅片入气体反应腔室；
步骤二、自多根进气管道同时通入硅烷，气体总流量为0.59/0.665SLM/min，气体反应腔室内温度为664±9℃，反应时间为41min～82min；
步骤三、待步骤二中反应完成后，将硅片取出气体反应腔室。
进一步的，步骤一中放入气体反应腔室的硅片投入数为满炉最大投入量的34％～100％。
进一步的，步骤二中有5根进气管道，出气口最高的进气管道的气体流量为0.140/0SLM/min，出气口第二高的进气管道的气体流量为0.09/0.130SLM/min，出气口第三高的进气管道的气体流量为0.125/0.130SLM/min，出气口第四高的进气管道的气体流量为0.120/0.140SLM/min，出气口最低的进气管道的气体流量为0.190/0.190SLM/min。
本发明的有益效果是：提供一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积装置及方法，将原来的单独的进气口进气方式改为由5根不同高度的进气管同时进气方式，既能很好的控制硅片之间的多晶层均匀性，又在很大的程度上改善了后翘曲度明显增大的问题，大大提高了产能和良率。
原每BATCH(炉)硅片投入数，不足满BATCH最大投入量的17％，产能严重受限，采用本发明方法生长结构层多晶硅，每BATCH硅片投入数为满BATCH最大投入量的＞34％，极大的提高了产能，且在同等产值的情况下，采用本发明的方法生长结构层多晶硅反应气体用量大大减少。
附图说明
图1为现有技术中站立式多晶炉利用单独的进气口进气的结构示意图；
图2为本发明改为由5根不同高度的进气管同时进气的站立式多晶炉结构示意图；
图3为5根不同高度的进气管底部进气口位于同一水平面上的示意图；
图4为5根进气管高度示意图；图中，进气口1对应第一进气管道，进气口2对应第二进气管道，进气口3对应第三进气管道，进气口4对应第四进气管道，进气口5对应第五进气管道，
图5为改善前和改善后产品翘曲度增加量的对比图；
图6为改善前和改善后多晶厚度均匀性对比图。
图中：1为外筒体，3为气体反应腔室，4为单进气管道，5为出气管道，6为第一进气管道，7为第二进气管道，8为第三进气管道，9为第四进气管道，10为第五进气管道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图2所示，一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积装置，化学气相沉积装置为站立式多晶炉，站立式多晶炉包括外筒体1和外筒体1内侧的气体反应腔室3。站立式多晶炉还包括多根进气管道，进气管道的进气口位于外筒体1外侧，进气管道穿过外筒体1使得进气管道的出气口延伸至气体反应腔室3内。且多根进气管道的出气口分别延伸至气体反应腔室3内的不同高度处。站立式多晶炉还包括一个出气管道5，出气管道5一端与外筒体1下方开设的出口连接，一端延伸至外部。
如图3、4所示，5根进气管道的出气口等高度差设置，最高的进气管道6的出气口延伸至气体反应腔室3中部，最低的进气管道10的出气口延伸至气体反应腔室3的四分之一高度处。本实施例中，最高的进气管道6的出气口和最低的进气管道10的出气口之间的高度差为748.8mm,，相邻两个进气管道6的出气口的高度差为187.2mm，即约每隔30枚产品，置一个进气口。
改善硅片翘曲度的化学气相沉积方法，具体步骤如下：
步骤一、将产硅片入气体反应腔室；放入气体反应腔室的硅片投入数为满炉最大投入量的34％～100％。
步骤二、自5根进气管道同时通入硅烷，出气口最高的进气管道的气体流量为0.140/0SLM/min，出气口第二高的进气管道的气体流量为0.09/0.130SLM/min，出气口第三高的进气管道的气体流量为0.125/0.130SLM/min，出气口第四高的进气管道的气体流量为0.120/0.140SLM/min，出气口最低的进气管道的气体流量为0.190/0.190SLM/min。控制气体反应腔室内温度为664±9℃，反应时间为41min～82min。
步骤三、待步骤二中反应完成后，将硅片取出气体反应腔室。定期对进气管道清理。
如图5所示为改善前和改善后硅片翘曲度增加量的对比图，翘曲度增加量得到了很好的控制；图6所示为改善前和改善后多晶厚度均匀性对比图，多晶层厚度均匀性的控制与改造前相当。
本发明将原来的单独的进气口进气方式改为由5根不同高度的进气管同时进气方式，既能很好的控制硅片之间的多晶层均匀性，又在很大的程度上改善了后翘曲度明显增大的问题，大大提高了产能和良率。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积装置，其特征在于：所述化学气相沉积装置为站立式多晶炉，所述站立式多晶炉包括外筒体(1)和外筒体(1)内侧的气体反应腔室(3)；
所述站立式多晶炉还包括多根进气管道，所述进气管道的进气口位于外筒体(1)外侧，进气管道穿过外筒体(1)使得进气管道的出气口延伸至气体反应腔室(3)内；且所述多根进气管道的出气口分别延伸至气体反应腔室(3)内的不同高度处；
所述站立式多晶炉还包括一个出气管道(5)，所述出气管道(5)一端与外筒体(1)下方开设的出口连接，一端延伸至外部。
2.根据权利要求1所述的一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积装置，其特征在于：所述进气管道有5根，5根进气管道的出气口等高度差设置，最高的进气管道(6)的出气口延伸至气体反应腔室(3)中部，最低的进气管道(10)的出气口延伸至气体反应腔室(3)的四分之一高度处。
3.根据权利要求1或2所述的一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积装置，其特征在于：多根进气管道均自外筒体(1)侧壁底部插入使得进气管道的出气口延伸至气体反应腔室(3)内。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积装置实现的改善硅片翘曲度的化学气相沉积方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、将硅片入气体反应腔室；
步骤二、自多根进气管道同时通入硅烷，气体总流量为0.59/0.665SLM/min，气体反应腔室内温度为664±9℃，反应时间为41min～82min；
步骤三、待步骤二中反应完成后，将硅片取出气体反应腔室。
5.根据权利要求4所述的一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积方法，其特征在于：步骤一中放入气体反应腔室的硅片投入数为满炉最大投入量的34％～100％。
6.根据权利要求4所述的一种改善硅片翘曲度的化学气相沉积方法，其特征在于：步骤二中有5根进气管道，出气口最高的进气管道的气体流量为0.140/0 SLM/min，出气口第二高的进气管道的气体流量为0.09/0.130 SLM/min，出气口第三高的进气管道的气体流量为0.125/0.130 SLM/min，出气口第四高的进气管道的气体流量为0.120/0.140 SLM/min，出气口最低的进气管道的气体流量为0.190/0.190 SLM/min。
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