CN112941489A - 薄膜沉积方法以及薄膜沉积装置 - Google Patents

薄膜沉积方法以及薄膜沉积装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种薄膜沉积方法以及薄膜沉积装置。薄膜沉积方法包括：将基片放入炉管内，炉管包括用于放置基片的第一区段，第一区段具有反应气体的进气口；在第一预设时间内，将对第一区段进行加热的第一加热模块从第一初始温度加热至第一预设温度，第一加热模块包围第一区段；在第二预设时间内，保持第一加热模块持续处于第一预设温度；在第三预设时间内，将反应气体由进气口通入炉管内，且将第一加热模块由第一预设温度升温至第二预设温度，以于放置于第一区段的基片表面形成目标薄膜。本申请可以通过升温过程中的基片边缘与中央的升温速率差异，平衡低温的反应气体导致的基片边缘温度与中央温度的差异，从而形成质量均匀的薄膜。

Description

薄膜沉积方法以及薄膜沉积装置
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种薄膜沉积方法以及薄膜沉积装置。
背景技术
薄膜沉积是半导体制作过程中的必不可少的环节。传统的薄膜沉积工艺主要有物理气相沉积(PVD)以及化学气相沉积(CVD)。其中，CVD主要利用含有薄膜元素的一种或者几种气相化合物或者单质进行化学反应，进而在基片表面上生成薄膜。
在一些化学气相沉积(如低压力化学气相沉积(LPCVD))的沉积过程中，低温的反应气体会在很短的时间内急剧升温，从而导致在基片上沉积的薄膜均匀性较差。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中的薄膜均匀性较差的问题提供一种薄膜沉积方法以及薄膜沉积装置。
为了实现上述目的，一方面，本申请提供了一种薄膜沉积方法，包括：
将基片放入炉管内，所述炉管包括用于放置所述基片的第一区段，所述第一区段具有反应气体的进气口；
在第一预设时间内，将第一加热模块从第一初始温度加热至第一预设温度，所述第一加热模块包围所述第一区段，且用于加热所述第一区段；
在第二预设时间内，保持所述第一加热模块持续处于所述第一预设温度；
在第三预设时间内，将所述反应气体由所述进气口通入炉管内，且将所述第一加热模块由所述第一预设温度升温至第二预设温度，以于放置于所述第一区段的所述基片表面形成目标薄膜。
在其中一个实施例中，
所述炉管还包括用于放置所述基片的第二区段，所述反应气体由所述第一区段的进气口流至所述第二区段；
在所述第一预设时间内，将第二加热模块从第二初始温度加热至第三预设温度，所述第二加热模块包围所述第二区段，且用于加热所述第二区段；
在所述第二预设时间内，保持所述第二加热模块持续处于所述第三预设温度；
在所述第三预设时间内，将所述第二加热模块由所述第三预设温度降温至第四预设温度，以于放置于所述第二区段的所述基片表面形成所述目标薄膜。
在其中一个实施例中，所述第三预设温度高于所述第一预设温度。
在其中一个实施例中，所述第一预设温度为成膜所要求的最低温度，所述第三预设温度为成膜所要求的最高温度。
在其中一个实施例中，所述第一初始温度与所述第二初始温度相同，在所述第一预设时间内，所述第一加热模块的加热速率小于对所述第二加热模块的加热速率。
在其中一个实施例中，所述第一区段位于所述炉管的下部，所述第二区段位于所述炉管的上部，所述进气口位于所述第一区段的下部。
在其中一个实施例中，所述炉管内的基片装载于晶舟上，所述晶舟装满所述基片，自所述第一区段延伸至所述第二区段。
在其中一个实施例中，在第三预设时间内，所述第一加热模块的升温过程与所述第二加热模块的降温过程同步进行。
在其中一个实施例中，将所述第一加热模块由所述第一预设温度升温至所述第二预设温度的升温速率为2℃-15℃，将所述第二加热模块由所述第三预设温度降温至所述第四预设温度的降温速率为1℃-10℃。
在其中一个实施例中，还包括：
在第四预设时间内，将所述第一加热模块由所述第二预设温度降温至所述第一初始温度，且将所述第二加热模块由所述第四预设温度降温至所述第二初始温度。
在其中一个实施例中，所述第一预设时间、所述第二预设时间、所述第三预设时间以及所述第四预设时间形成一个生长周期，所述薄膜沉积方法还包括：
循环进行多个所述生长周期，形成具有预设厚度的目标薄膜。
在其中一个实施例中，所述目标薄膜包括二氧化硅薄膜，所述反应气体包括正硅酸乙酯。
本申请还提供了一种薄膜沉积装置，用于实现权利要求上述薄膜沉积方法，包括：
炉管，所述炉管包括用于放置基片的第一区段，所述第一区段具有反应气体的进气口；
第一加热模块，包围所述第一区段，用于加热所述第一区段；
气体源，用于提供反应气体；
控制模块，电连接所述第一加热模块以及所述气体源，用于控制所述第一加热模块以及所述气体源，在第一预设时间内，将所述第一加热模块从第一初始温度加热至第一预设温度，在第二预设时间内，保持所述第一加热模块持续处于所述第一预设温度，在第三预设时间内，将所述反应气体由所述进气口通入炉管内，且将所述第一加热模块由所述第一预设温度升温至第二预设温度。
在其中一个实施例中，
所述炉管还包括用于放置所述基片的第二区段，所述薄膜沉积装置还包括第二加热模块，所述第二加热模块包围所述第二区段，用于加热所述第二区段；
所述控制模块电连接所述第二加热模块，用于控制所述第二加热模块，在第一预设时间内，将所述第二加热模块从第二初始温度加热至第三预设温度，在第二预设时间内，保持所述第二加热模块持续处于所述第三预设温度，在第三预设时间内，将所述第二加热模块由所述第三预设温度降温至第四预设温度。
在其中一个实施例中，所述第一区段位于所述炉管的下部，所述第二区段位于所述炉管的上部，所述进气口位于所述第一区段的下部。
在其中一个实施例中，所述薄膜沉积装置还包括晶舟，所述炉管内的基片装载于晶舟上，所述晶舟装满所述基片，且自所述第一区段延伸至所述第二区段。
上述薄膜沉积方法以及薄膜沉积装置，反应气体通入之前，放置于第一区段内的基片各处经过第二预设时间内的持续加热而已经处于均匀的第一预设温度。而反应气体由进气口通入炉管内的同时，将第一加热模块由第一预设温度升温至第二预设温度。升温过程中，基片边缘靠近第一加热模块，从而具有相对于中央的更高的升温速率。
因此，本申请可以通过升温过程中升温速率的不同，影响基片边缘与中央的温度，平衡低温的反应气体导致的基片边缘温度与中央温度的差异，从而使得位于第一区段内的基片形成质量均匀的薄膜。
同时，在本申请一些实施例中，反应气体通入之前，放置于第二区段内的基片各处经过第二预设时间内的持续加热而已经处于均匀的第三预设温度。而反应气体由进气口通入炉管内的同时，将第二加热模块由第三预设温度降温至第四预设温度。降温过程中，基片边缘靠近第二加热模块，从而具有相对于中央的更高的降温速率。
因此，此时可以通过降温过程中的基片边缘与中央的降温速率差异，使得基片边缘温度逐渐低于中央温度，从而平衡基片边缘的反应气体浓度大于中央的反应气体浓度对膜厚的影响，进而使得位于第二区段内的基片上形成的目标薄膜的膜厚均匀。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例中提供的薄膜沉积方法的流程图；
图2为本申请一实施例中提供的薄膜沉积装置的结构示意图；
图3为本申请一实施例中提供的薄膜沉积方法的温度控制示意图；
图4a为放置于第一区段的基片上形成的目标薄膜受低温反应气体通入影响时的特征图；
图4b为放置于第一区段的基片上形成的目标薄膜受升温影响时的特征图；
图4c本申请一实施例中提供的第一区段的基片上形成的目标薄膜的特征图。
图5a为放置于第一区段的基片上的位于中央位置的MOS管与位于边缘位置的MOS管上形成的目标薄膜受低温反应气体通入影响时的特征图；
图5b为本申请一实施例中提供的第一区段的基片上的位于中央位置的MOS管与位于边缘位置的MOS管上形成的目标薄膜的特征图；
图6a为放置于第二区段的基片上形成的目标薄膜受反应气体浓度影响时的特征图；
图6b为放置于第二区段的基片上形成的目标薄膜受降温影响时的特征图；
图6c本申请一实施例中提供的第二区段的基片上形成的目标薄膜的特征图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分，这些元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层、掺杂类型或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分；举例来说，可以将第一掺杂类型成为第二掺杂类型，且类似地，可以将第二掺杂类型成为第一掺杂类型；第一掺杂类型与第二掺杂类型为不同的掺杂类型，譬如，第一掺杂类型可以为P型且第二掺杂类型可以为N型，或第一掺杂类型可以为N型且第二掺杂类型可以为P型。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白，当术语“组成”和/或“包括”在该说明书中使用时，可以确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。同时，在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
这里参考作为本申请的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例，这样可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的所示形状的变化。因此，本申请的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造技术导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不表示器件的区的实际形状，且并不限定本申请的范围。
本申请提供的薄膜沉积方法以及薄膜沉积装置可以但不限于用于LPCVD过程中。
在一个实施例中，请参阅图1、图2以及图3，提供一种薄膜沉积方法，包括如下步骤：
步骤S100，将基片放入炉管100内，炉管100包括用于放置基片的第一区段110，第一区段110具有反应气体的进气口111；
步骤S200，在第一预设时间内，将第一加热模块200从第一初始温度T11加热至第一预设温度T12，第一加热模块200包围第一区段110，且用于加热第一区段110；
步骤S300，在第二预设时间内，保持第一加热模块200持续处于第一预设温度T12；
步骤S400，在第三预设时间内，将反应气体由进气口111通入炉管100内，且将第一加热模块200由第一预设温度T12升温至第二预设温度T13，以于放置于第一区段110的基片表面形成目标薄膜。
在步骤S100中，基片可以但不限于为硅晶圆。
作为示例，首先可以将基片盒子里面的基片抓取到晶舟上，即将基片装载于晶舟上，然后将晶舟送至炉管100内。
炉管100包括用于放置基片的第一区段110。即将基片放入炉管100内之后，炉管100的第一区段110内具有基片。
第一区段110具有反应气体的进气口111。即第一区段110为进气区段，后续步骤S400中，反应气体由进气口111进入炉管100内反应。
反应气体为含有目标薄膜元素的一种或者几种气相化合物或者单质。
作为示例，目标薄膜可以为二氧化硅(SiO2)薄膜。此时，反应气体可以为正硅酸乙酯(TEOS)气体。TEOS热分解方程式为：
Figure BDA0002918186100000091
在步骤S200中，在第一预设时间内，将第一加热模块200从第一初始温度T11加热至第一预设温度T12。炉管100的第一区段110通过第一加热模块200进行加热。第一加热模块200包围第一区段110，而通过将其热量热传导至炉管100的第一区段110，从而为其提供工艺温度条件。
具体地，第一加热模块200可以包括多个第一加热单元210，例如图2中包括两个第一加热单元的210。当然，其也可以只包括一个第一加热单元210，具体根据实际情况设定。
第一初始温度T11为对第一区段110进行加热的第一加热模块200在第一预设时间之前的温度。为了提高效率，第一初始温度T11可以并不是室温，而是高于室温而接近反应温度的某一温度。此时，可以预先加热第一加热模块200，使其达到第一初始温度T11后，一直保持其位于第一初始温度T11，然后待用。
作为示例，当反应气体为TEOS气体，而目标薄膜为SiO2薄膜时，第一初始温度T11可以设置为600℃(如图3所示)。
当然，本申请并不以此为限制，第一初始温度T11也可以为室温或者其他温度。
第一预设温度T12为对第一加热模块200从第一初始温度T11加热之前，预先设定的第一加热模块200要达到的温度。
在步骤S300中，可以通过加热功率的控制，保持第一加热模块200持续处于第一预设温度T12。
由于第一加热模块200通过将其热量热传导至炉管100的第一区段110，从而使得炉管100第一区段110内的基片达到工艺温度。而热传导使得基片达到温度的工艺温度需要一个过程。因此，当第一加热模块200刚刚达到第一预设温度T12时，放置于第一区段110的基片的温度实际达不到设定的第一预设温度T12。
因此，本申请在第二预设时间内，保持第一加热模块200持续处于第一预设温度T12，可以使得放置于炉管100第一区段110内的基片的实际温度，通过一段时间的热传导作用，达到稳定的第一预设温度T12。
在步骤S400中，反应气体通入，从而进入沉积成膜阶段。
反应气体由进气口111通入炉管100内，而进气口111位于第一区段110。同时，步骤S400之前，放置于第一区段110内的基片各处经过第二预设时间内的持续加热而已经处于均匀的第一预设温度T12。
因此，在步骤S400中低温的反应气体由第一区段110内的进气口111通入炉管100内时，会降低第一区段110内的基片边缘的温度，从而影响该处基片的成膜质量。
因此，这里将反应气体由进气口111通入炉管100内的同时，将第一加热模块200由第一预设温度T12升温至第二预设温度T13。升温过程中，基片边缘靠近第一加热模块200，从而具有相对于中央的更高的升温速率。
因此，本实施例可以通过升温过程中升温速率的不同，影响基片边缘与中央的温度，平衡低温的反应气体导致的基片边缘温度与中央温度的差异，从而使得位于第一区段内的基片形成质量均匀的薄膜。
可以理解的是，成膜质量包括膜层的结晶性、致密性、厚度等的综合质量。
这里以膜厚为例，举例说明本实施例方法对薄膜质量的影响。
具体地，由于低温的反应气体是由第一区段110的进气口111通入，通入的低温反应气体会由基片的边缘扩散至基片的中央，因此导致放置于第一区段110内的基片边缘温度会低于中央温度。而温度越高，薄膜生长速率越快。因此，请参阅图4a，在沉积前期基片上生长的目标薄膜会出现中间厚、边缘薄的现象。
因此，这里在第三预设时间内，将反应气体由进气口通入炉管内的同时，将第一加热模块由第第一预设温度T12升温至第二预设温度T13，以于放置于第一区段110的基片表面形成目标薄膜。
将第一加热模块200由第一预设温度升温至第二预设温度，而基片的边缘靠近第一加热模块200从而升温较快。而基片的中央远离第一加热模块200，从而升温较慢。因此，基片边缘的温度逐渐高于中央的温度。而温度越高生长速率越快，因此生长出的目标薄膜会出现中间薄、边缘厚的现象，请参阅图4b。
因此，本申请第一区段的膜层，在开始通入反应气体的过程中，边缘温度较低，中央温度较高，基片上生长的目标薄膜会出现中间厚、边缘薄的现象；在通入反应气体的同时，将第一加热模块200由第一预设温度T12升温至第二预设温度T13，基片边缘升温较快，基片中央升温较慢。因此，在沉积后期，基片边缘的温度逐渐高于中央的温度，进而使得基片上生长出的目标薄膜出现中间薄、边缘厚的现象；这与前面低温反应气体通入导致的中间厚、边缘薄的现象可以互补，使得最终形成的目标薄膜均匀性较好；即本申请通过升温的方式，使得升温速率的影响与低温反应气体通入的影响相互平衡，从而在基片上形成厚度均匀的目标薄膜，请参阅图4c。
更具体地，本实施例可以应用于MOS管制作过程中。请参阅图5a以及图5b，MOS管可以包括衬底10、浅掺杂区20、源漏区30、栅氧化层40、栅极50、隔离层60、第一介质层70以及第二介质层80。其中，第二介质层80可以为通过正硅酸乙酯(TEOS)气体进行LPCVD而形成SiO2薄膜，其可以作为本实施例的目标薄膜，而形成有浅掺杂区20、源漏区30、栅氧化层40、栅极50、隔离层60、第一介质层70后的衬底10可以作为基片。
请参阅图5a，此时，由于低温的反应气体是由第一区段110的进气口111通入。因此受低温反应气体影响，位于基片中央的MOS管器件上的SiO2薄膜的膜厚会大于位于基片边缘的MOS管器件上的SiO2薄膜的膜厚。
请参阅图5b，由于本申请对加热第一区段110的第一加热模块200进行升温处理(由第一预设温度T12升温至第二预设温度T13)，因此可以使得基片边缘温度逐渐高于中央温度，从而使得位于基片中央的MOS管器件上的SiO2薄膜的膜厚最终与位于基片边缘的MOS管器件上的SiO2薄膜的膜厚均匀一致。
同时，可以理解的是，上述第一初始温度T11、第一预设温度T12、第一预设时间的时长、第二预设时间的时长以及第三预设时间的时长，可以根据实际需求进行设定。
在一个实施例中，请参阅图2，炉管100还包括用于放置基片的第二区段120。反应气体由第一区段110的进气口111流至第二区段120。
此时，可以先将炉管100内的基片装载于晶舟上，使得晶舟装满基片，然后自第一区段110延伸至第二区段120。
作为示例，第一区段110可以位于炉管100的下部，第二区段120可以位于炉管的上部，进气口111位于第一区段110的下部。
当然，炉管100的设置并不以此为限制。例如，也可以设置第一区段110可以位于炉管100的中部，第二区段110位于炉管100的两端等。
请参阅2以及图3，在本实施例中，在第一预设时间内，还将对第二加热模块300从第二初始温度T21加热至第三预设温度T22。第二加热模块300包围所述第二区段120，且用于加热第二区段120。
具体地，第二加热模块300可以包括多个第二加热单元310，例如图2中包括三个第二加热单元的310。当然，其也可以只包括一个第二加热单元310，具体根据实际情况设定。
第二初始温度T21为对第二区段120进行加热的第二加热模块300在第一预设时间之前的温度。
为了提高效率，第二初始温度T21可以并不是室温，而是高于室温而接近反应温度的某一温度。此时，可以预先加热第二加热模块300，使其达到第二初始温度T21后，一直保持其位于第二初始温度T21，然后待用。
作为示例，当反应气体为TEOS气体，而目标薄膜为SiO2薄膜时，第二初始温度T21可以设置为600℃。
当然，本申请并不以此为限制，第二初始温度T21也可以为室温或者其他温度。
并且，在本实施例中，在第一预设时间内，还将对第二加热模块300从第二初始温度T21加热至第三预设温度T22的同时，在第二预设时间内，还保持第二加热模块300持续处于第三预设温度T22。
可以通过加热功率的控制，保持第二加热模块300持续处于第三预设温度T22。
由于第二加热模块300通过将其热量热传导至炉管100的第二区段120，从而使得炉管100第二区段120内的基片达到工艺温度。而热传导使得基片达到温度的工艺温度需要一个过程。因此，当第二加热模块300刚刚达到第三预设温度T22时，放置于第二区段120的基片的温度实际达不到设定的第三预设温度T22。
因此，本申请在第二预设时间内，保持第二加热模块300持续处于第三预设温度T22，可以使得放置于炉管100第二区段120内的基片的实际温度，通过一段时间的热传导作用，达到稳定的第三预设温度T22。
并且，在本实施例中，在第三预设时间内，将第二加热模块300由第三预设温度T22降温至第四预设温度T23，以于放置于第二区段的基片表面形成目标薄膜。
作为示例，可以设置将第一加热模块200由第一预设温度T12升温至第二预设温度T13的升温速率为2℃-15℃，将第二加热模块300由第三预设温度T22降温至第四预设温度T23的降温速率为1℃-10℃。
由于反应气体是由第一区段110的进气口111流至第二区段120，反应气体是流动过程中被快速加热，因此放置于第二区段内的基片边缘与中央温度基本一致。
但是，由于气体是由基片边缘向中央扩散的，因此基片边缘的反应气体的浓度会大于中央反应气体的浓度。而反应气体浓度越高，薄膜生长速率越快。因此，请参阅图6a，基片上生长的目标薄膜会出现中间薄、边缘厚的现象。
因此，这里在第三预设时间内，将反应气体由进气口通入炉管内的同时，将第二加热模块由第三预设温度T22降温至第四预设温度T23，以于放置于第二区段120的基片表面形成目标薄膜。
由于温度也影响生长速率。将第二加热模块300由第三预设温度降温至第四预设温度，而基片的边缘靠近第二加热模块300从而降温较快。而基片的中央远离第二加热模块300，从而降温较慢。因此，基片中间的温度逐渐高于边缘的温度。而温度越高生长速率越快，因此生长出的目标薄膜会出现中间厚、边缘薄的现象，请参阅图6b。
因此，本申请第二区段的膜层，在开始通入反应气体的过程中，边缘反应气体浓度较高，中央反应气体浓度较低，基片上生长的目标薄膜会出现中间薄、边缘厚的现象；在通入反应气体的同时，将第二加热模块300由第三预设温度T22降温至第四预设温度T23，基片边缘降温较快，基片中央降温较慢。因此，在沉积后期，基片中间的温度逐渐高于边缘的温度，进而使得基片上生长出的目标薄膜出现中间厚、边缘薄的现象；这与前面反应气体浓度导致的中间薄、边缘厚的现象可以互补，使得最终形成的目标薄膜均匀性较好；即本申请通过降温的方式，使得温度对膜层生长速率的影响与反应气体浓度对膜层生长速率的影响相互平衡，从而在基片上形成厚度均匀的目标薄膜，请参阅图6c。
在一个实施例中，第三预设温度T22高于第一预设温度T12。
在炉管100内，由于反应气体由第一区段110流至第二区段120，因此第一区段内的反应气体浓度可能会高于第二区段内的反应气体浓度，从而导致放置于第二区段120内形成的目标薄膜的厚度可能小于放置于第一区段110内形成的目标薄膜的厚度。
而在本实施例中，设置第二加热模块300的第三预设温度T22高于第一加热模块200的第一预设温度T12，从而使得温度的影响可以平衡反应气体浓度的影响，从而使得第一区段110与第二区段120内形成的目标薄膜的厚度可以均匀一致。
作为示例，第一预设温度T12可以为成膜所要求的最低温度，第三预设温度T22可以为成膜所要求的最高温度。
当反应气体为TEOS气体，而目标薄膜为SiO2薄膜时，第一预设温度T12可以设置为630℃，第三预设温度T22可以设置为660℃。
在一个实施例中，在上述实施例的基础上，设置第一初始温度T11与第二初始温度T21相同。
第一加热模块200加热的第一区段110与第二加热模块300加热的第二区段120为同一炉管100内的相连通的不同部分。因此，设置第一初始温度T11与第二初始温度T12相同，可以保证第一区段以及第二区段在第一预设时间之初具有比较准确的温度，进而便于温度的设置。
同时，在本实施例中，在第一预设时间内，第一加热模块200的加热速率小于第二加热模块300的加热速率，从而实现第三预设温度T22高于第一预设温度T12。
当然，本申请第一初始温度T11并不限于与第二初始温度T21相同。同时，第三预设温度T22也并不限于高于第一预设温度T12。
例如，第三预设温度T22也可以设置为等于或者低于第一预设温度T12。此时，可以设置第二预设温度T13为成膜所要求的最高温度，而第四预设温度T23为成膜所要求的最低温度。
在一个实施例中，在第三预设时间内，第一加热模块200的升温过程与第二加热模块300的降温过程同步进行。
此时，可以有效防止经过第一加热模块200加热的第一区段110与经过第二加热模块300加热的第二区段120之间的温度相互干扰。
当然，第一加热模块200的升温过程与第二加热模块300的降温过程也可以不同步进行。
在一个实施例中，薄膜沉积方法还包括：
步骤S500，在第四预设时间内，将第一加热模块200由第二预设温度T13降温至第一初始温度T11。
于此同时，当炉管100还包括用于放置基片的第二区段120时，在第四预设时间内，还将第二加热模块300的温度由第四预设温度T23降温至第二初始温度T21。
具体地，可以通过自然降温，将第一加热模块200以及第二加热模块300降温。
此时，可以便于进后续操作的进行。后续操作例如可以为进行下一批次的基片成膜。
或者，进一步地，第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间以及第四预设时间形成一个生长周期。
薄膜沉积方法包括：循环进行多个生长周期，从而形成具有预设厚度的目标薄膜。即步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S400以及步骤S500之间可以循环进行多个生长周期，进而形成具有预设厚度的目标薄膜。
这里的“多个”包括两个以及两个以上。“预设厚度”为目标薄膜要达到的目标厚度。
此外，在本申请实施例中，薄膜沉积方法还可以包括：
步骤S600，将基片从炉管100内取出，继续降温。
具体地，如前述说明，基片可以放置于晶舟内，在完成目标厚度的目标薄膜沉积后，在步骤S500之后，可以将承载有基片的晶舟从炉管内拉出来，然后再继续降温。当其降到能抓取的温度时，将晶圆从晶舟抓取到晶圆承载盒里面去。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，请参阅图2，还提供一种薄膜沉积装置，用于实现上述薄膜沉积方法。薄膜沉积装置包括炉管100、第一加热模块200、气体源400以及控制模块500。
炉管100包括用于放置基片的第一区段110，第一区段110具有反应气体的进气口111。第一加热模块200包围第一区段110，用于加热第一区段110。气体源400用于提供反应气体。
控制模块500电连接第一加热模块200以及气体源400，进而控制第一加热模块200以及气体源400。
具体地，在控制模块500的控制下：
在第一预设时间内，将第一加热模块200从第一初始温度T11加热至第一预设温度T12。在第二预设时间内，保持第一加热模块200持续处于第一预设温度T12。在第三预设时间内，将反应气体由进气口通入炉管100，且将第一加热模块200由第一预设温度T12升温至第二预设温度T13。
本实施例可以通过控制第一加热模块200在第三预设时间内，由第一预设温度T12升温至第二预设温度T13。升温过程中升温速率的不同，影响基片边缘与中央的温度，平衡低温的反应气体导致的基片边缘温度与中央温度的差异，从而使得位于第一区段内的基片形成质量均匀的薄膜。
在一个实施例中，炉管100还包括用于放置基片的第二区段120。薄膜沉积装置还包括第二加热模块300。第二加热模块300包围第二区段120，用于加热第二区段120。
控制模块500电连接第二加热模块300，进而控制第二加热模块300。
在控制模块500的控制下：
第一预设时间内，将第二加热模块300从第二初始温度T21加热至第三预设温度T22。在第二预设时间内，保持第二加热模块300持续处于第三预设温度T22，在第三预设时间内，将第二加热模块300由第三预设温度T22降温至第四预设温度T23。
本实施例反应气体由进气口通入炉管内的同时，将第二加热模块由第三预设温度降温至第四预设温度。降温过程中，基片边缘靠近第二加热模块，从而具有相对于中央的更高的降温速率。因此，本实施例可以通过降温过程中的基片边缘与中央的降温速率差异，使得基片边缘温度逐渐低于中央温度，从而平衡基片边缘的反应气体浓度大于中央的反应气体浓度对膜厚的影响，进而使得位于第二区段内的基片上形成的目标薄膜的膜厚均匀。
在一个实施例中，第一区段110位于炉管100的下部，第二区段120位于炉管100的上部，进气口111位于第一区段110的下部。
在一个实施例中，薄膜沉积装置还包括晶舟600。炉管100内的基片装载于晶舟600上。晶舟600装满基片，且自第一区段110延伸至第二区段120。
此外，薄膜沉积装置还可以包括真空泵700，用于在通入反应气体之前，将炉管100内的空气抽出。同时，在气体反应过程中，真空泵700在进气口通入反应气体的同时抽出气体，也可以保持炉管内压力恒定。并且，在真空泵700的作用下，也可以使反应气体循环均匀分布。
关于薄膜沉积装置的具体限定可以参见上文中对于薄膜沉积方法的限定，在此不再赘述。上述薄膜沉积装置中的控制模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述控制模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种薄膜沉积方法，其特征在于，包括：
将基片放入炉管内，所述炉管包括用于放置所述基片的第一区段，所述第一区段具有反应气体的进气口；
在第一预设时间内，将第一加热模块从第一初始温度加热至第一预设温度，所述第一加热模块包围所述第一区段，且用于加热所述第一区段；
在第二预设时间内，保持所述第一加热模块持续处于所述第一预设温度；
在第三预设时间内，将所述反应气体由所述进气口通入炉管内，且将所述第一加热模块由所述第一预设温度升温至第二预设温度，以于放置于所述第一区段的所述基片表面形成目标薄膜。
2.根据权利要求1所述的薄膜沉积方法，其特征在于，
所述炉管还包括用于放置所述基片的第二区段，所述反应气体由所述第一区段的进气口流至所述第二区段；
在所述第一预设时间内，将第二加热模块从第二初始温度加热至第三预设温度，所述第二加热模块包围所述第二区段，且用于加热所述第二区段；
在所述第二预设时间内，保持所述第二加热模块持续处于所述第三预设温度；
在所述第三预设时间内，将所述第二加热模块由所述第三预设温度降温至第四预设温度，以于放置于所述第二区段的所述基片表面形成所述目标薄膜。
3.根据权利要求2所述的薄膜沉积方法，其特征在于，所述第三预设温度高于所述第一预设温度。
4.根据权利要求3所述的薄膜沉积方法，其特征在于，所述第一预设温度为成膜所要求的最低温度，所述第三预设温度为成膜所要求的最高温度。
5.根据权利要求3所述的薄膜沉积方法，其特征在于，所述第一初始温度与所述第二初始温度相同，在所述第一预设时间内，所述第一加热模块的加热速率小于对所述第二加热模块的加热速率。
6.根据权利要求2所述的薄膜沉积方法，其特征在于，所述第一区段位于所述炉管的下部，所述第二区段位于所述炉管的上部，所述进气口位于所述第一区段的下部。
7.根据权利要求6所述的薄膜沉积方法，其特征在于，所述炉管内的基片装载于晶舟上，所述晶舟装满所述基片，自所述第一区段延伸至所述第二区段。
8.根据权利要求2所述的薄膜沉积方法，其特征在于，在第三预设时间内，所述第一加热模块的升温过程与所述第二加热模块的降温过程同步进行。
9.根据权利要求2所述的薄膜沉积方法，其特征在于，将所述第一加热模块由所述第一预设温度升温至所述第二预设温度的升温速率为2℃-15℃，将所述第二加热模块由所述第三预设温度降温至所述第四预设温度的降温速率为1℃-10℃。
10.根据权利要求2所述的薄膜沉积方法，其特征在于，还包括：
在第四预设时间内，将所述第一加热模块由所述第二预设温度降温至所述第一初始温度，且将所述第二加热模块由所述第四预设温度降温至所述第二初始温度。
11.根据权利要求10所述的薄膜沉积方法，其特征在于，所述第一预设时间、所述第二预设时间、所述第三预设时间以及所述第四预设时间形成一个生长周期，所述薄膜沉积方法还包括：
循环进行多个所述生长周期，形成具有预设厚度的目标薄膜。
12.根据权利要求1所述的薄膜沉积方法，其特征在于，所述目标薄膜包括二氧化硅薄膜，所述反应气体包括正硅酸乙酯。
13.一种薄膜沉积装置，用于实现权利要求1-12任一项所述的薄膜沉积方法，其特征在于，包括：
炉管，所述炉管包括用于放置基片的第一区段，所述第一区段具有反应气体的进气口；
第一加热模块，包围所述第一区段，用于加热所述第一区段；
气体源，用于提供反应气体；
控制模块，电连接所述第一加热模块以及所述气体源，用于控制所述第一加热模块以及所述气体源，在第一预设时间内，将所述第一加热模块从第一初始温度加热至第一预设温度，在第二预设时间内，保持所述第一加热模块持续处于所述第一预设温度，在第三预设时间内，将所述反应气体由所述进气口通入炉管内，且将所述第一加热模块由所述第一预设温度升温至第二预设温度。
14.根据权利要求13所述的薄膜沉积装置，其特征在于，
所述炉管还包括用于放置所述基片的第二区段，所述薄膜沉积装置还包括第二加热模块，所述第二加热模块包围所述第二区段，用于加热所述第二区段；
所述控制模块电连接所述第二加热模块，用于控制所述第二加热模块，在第一预设时间内，将所述第二加热模块从第二初始温度加热至第三预设温度，在第二预设时间内，保持所述第二加热模块持续处于所述第三预设温度，在第三预设时间内，将所述第二加热模块由所述第三预设温度降温至第四预设温度。
15.根据权利要求14所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述第一区段位于所述炉管的下部，所述第二区段位于所述炉管的上部，所述进气口位于所述第一区段的下部。
16.根据权利要求15所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述薄膜沉积装置还包括晶舟，所述炉管内的基片装载于晶舟上，所述晶舟装满所述基片，且自所述第一区段延伸至所述第二区段。
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