CN115142047A - 晶圆载具及氮化硅介质膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种晶圆载具及氮化硅介质膜的制备方法，使晶圆在晶圆载具上生长氮化硅介质膜，晶圆载具包括：底座，底座内设置有沿第一方向间隔分布的多个容置槽，容置槽用于承载晶圆；以及盖体组件，盖体组件盖合于底座，盖体组件和底座盖合后形成用于容纳晶圆的腔体，腔体内通入硅烷和氮气的混合气体，盖体组件包括至少两个沿第二方向间隔分布的盖体，每个盖体上设置有沿第一方向间隔分布的多个进气槽，相邻两个盖体的进气槽在第一平面上的投影互不交叠，第一方向和第二方向相互垂直。通过设置至少两个盖体，并且相邻盖体的进气槽交错分布，可以加长颗粒的进入通道，避免颗粒随进气槽直接沉积在晶圆上。

Description

晶圆载具及氮化硅介质膜的制备方法
技术领域
本申请涉及半导体制备技术领域，特别是涉及一种晶圆载具及氮化硅介质膜的制备方法。
背景技术
在半导体制造过程中，常用氮化硅介质膜沉积技术将混合气体在真空下生长氮化硅介质膜，使用标准的晶圆载具在真空下进行作业。
常规的晶圆载具，将多个晶圆等间隔布置在晶圆载具内，晶圆大部分表面暴露在相沉积炉内的真空环境内，按一定比例混合的硅烷和氨气在相沉积炉内沉积氮化硅介质膜时会生成颗粒，夹带着颗粒的气流通入相邻晶圆之间，会对各晶圆表面造成颗粒沾污，降低产品良率。
发明内容
本申请旨在提供一种晶圆载具及氮化硅介质膜的制备方法，旨在控制氮化硅介质膜的颗粒度。
第一方面，本申请实施例提供一种用于使晶圆在所述晶圆载具上生长氮化硅介质膜，其特征在于，所述晶圆载具包括：底座，所述底座内设置有沿第一方向间隔分布的多个容置槽，所述容置槽用于承载所述晶圆；以及盖体组件，所述盖体组件盖合于所述底座，所述盖体组件和所述底座盖合后形成用于容纳晶圆的腔体，所述腔体内通入硅烷和氮气的混合气体，所述盖体组件包括至少两个沿第二方向间隔分布的盖体，每个所述盖体上设置有沿第一方向间隔分布的多个进气槽，相邻两个所述盖体的所述进气槽在第一平面上的投影互不交叠，其中，第一方向与第二方向相互垂直。
本申请的一种实施例中，沿所述盖体组件朝向所述底座的方向，不同所述盖体的所述进气槽的槽宽递减。
本申请的一种实施例中，所述盖体组件包括第一盖体和第二盖体，所述第一盖体和所述第二盖体沿第二方向间隔分布，所述第一盖体位于所述第二盖体朝向所述底座的一侧，所述第一盖体设置有沿第一方向间隔分布的多个第一进气槽，所述第二盖体上设置有沿第二方向间隔分布的多个第二进气槽；所述第一盖体上的所述第一进气槽的槽宽为第一槽宽，所述第二盖体上的所述第二进气槽的槽宽为第二槽宽，其中第一槽宽和第二槽宽的比值X需满足以下条件：0.5≤X≤0.8。
本申请的一种实施例中，所述第一盖体在第一平面上的投影面积为第一投影部,所述第二盖体在第一平面上的投影面积为第二投影部，所述第一投影部位于所述第二投影部内。
本申请的一种实施例中，所述容置槽在第一平面上的投影为第三投影部，与所述底座相邻的所述盖体的进气槽在第一平面上的投影为第四投影部，所述第三投影部和所述第四投影部互不交叠。
本申请的一种实施例中，所述进气槽和所述容置槽均沿所述晶圆的周向方向延伸。
本申请的一种实施例中，所述进气槽沿所述晶圆周向方向的弧长为第一弧长,所述容置槽沿所述晶圆周向方向的弧长为第二弧长，其中，第一弧长小于第二弧长。
本申请的一种实施例中，沿所述第二方向，相邻所述盖体之间的距离为3mm-5mm。
本申请的一种实施例中，所述盖体组件包括两个沿第二方向间隔分布的盖体，或者，所述盖体组件包括三个沿第二方向间隔分布的盖体。
第二方面，本申请实施例提供一种氮化硅介质膜的制备方法，应用于第一方面任一所述的晶圆载具，包括：
将晶圆放置在所述晶圆载具的容置槽内；
将盖体组件盖合在底座上；
将安装有所述晶圆的所述晶圆载具放入相沉积炉内，向所述相沉积炉内通入硅烷和氨气的混合气体，以使所述混合气体通过所述进气槽进入所述晶圆载具内，在晶圆表面进行氧化硅淀积，形成氮化硅介质膜。
根据本申请实施例提供的晶圆载具，包括底座和盖体组件，底座沿第一方向间隔布置的多个用于承载晶圆的容纳槽，盖体组件包括沿第二方向间隔布置的至少两个盖体，每个盖体沿第一方向间隔布置多个进气槽，夹带着颗粒的气流在进入晶圆载具内时，要经过每个盖体上的进气槽，相邻两个盖体的进气槽交错分布，加长了气流以及颗粒的进入通道，避免部分沉积反应生成的颗粒随气流进入进气槽内，并直接沉积在晶圆之上，良好的控制颗粒度，提升产品良率。
附图说明
下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制，仅用于示意相对位置关系，某些部位的层厚采用了夸大的绘图方式以便于理解，附图中的层厚并不代表实际层厚的比例关系。
图1示出本申请第一实施例的盖体的俯视图；
图2示出本申请第一实施例的底座的俯视图；
图3示出本申请第一实施例的盖体和底座相对安装时的结构示意图；
图4示出本申请第二实施例的氮化硅介质膜的制备方法的流程图。
附图标记说明：
1、底座；11、容置槽；2、盖体组件；21、第一盖体；22、第二盖体；23、进气槽；231、第一进气槽；232、第二进气槽；3、第一扣合件；4、第二扣合件；5、腔体；A、第一方向；B、第二方向。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本申请造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了区域结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
第一实施例
常规的开放式晶圆载具，将多个晶圆等间隔布置在晶圆载具内，晶圆大部分表面暴露在相沉积炉内的真空环境内，按一定比例混合的硅烷和氨气在相沉积炉内沉积氮化硅介质膜时会生长的颗粒，夹带着颗粒的气流通入相邻晶圆之间，会对各晶圆表面造成颗粒沾污，降低产品良率。
鉴于上述问题，图1示出本申请第一实施例的盖体的俯视图，图2示出本申请第一实施例的底座1的俯视图，图3示出本申请第一实施例的盖体和底座1相对安装时的结构示意图。如图1-图3所示，本申请实施例提供一种用于使晶圆在所述晶圆载具上生长氮化硅介质膜，其特征在于，所述晶圆载具包括：底座1，所述底座1内设置有沿第一方向A间隔分布的多个容置槽11，所述容置槽11用于承载所述晶圆；以及盖体组件2，所述盖体组件2盖合于所述底座1，所述盖体组件2和所述底座1盖合后形成用于容纳晶圆的腔体5，所述腔体5内通入硅烷和氮气的混合气体，所述盖体组件2包括至少两个沿第二方向间隔分布的盖体，每个所述盖体上设置有沿第一方向A间隔分布的多个进气槽23，相邻两个所述盖体的所述进气槽23在第一平面上的投影互不交叠。
其中，第一方向和第二方向相互垂直，第一方向沿晶圆载具的长度方向，第二方向沿晶圆载具的高度方向。
根据本申请实施例提供的晶圆载具，包括底座1和盖体组件2，底座1沿第一方向A间隔布置的多个用于承载晶圆的容纳槽，盖体组件2包括沿第二方向间隔布置的至少两个盖体，每个盖体沿第一方向A间隔布置多个进气槽23，夹带着颗粒的气流在进入晶圆载具内时，要经过每个盖体上的进气槽23，相邻两个盖体的进气槽23交错分布，加长了气流以及颗粒的进入通道，避免部分沉积反应生成的颗粒随气流进入进气槽内，并直接沉积在晶圆之上，良好的控制颗粒度，提升产品良率。
进一步地，沿所述盖体组件2朝向所述底座1的方向，不同所述盖体的所述进气槽23的槽宽递减。由于盖体组件2具有多个盖体，沿盖体组件2朝向底座1的方向，位于上方的盖体的任一进气槽23的槽宽大于位于下方的盖体的任一进气槽23的槽宽。为了更好地控制颗粒度，在沉积反应生成的颗粒先经过最外侧盖体上的进气槽23进入最外侧盖体和其相邻盖体之间的腔体5，由于其相邻盖体的槽宽减少了，可以挡住部分颗粒，颗粒继续向下走，由于各层盖体上的进气槽23宽度逐渐递减，可以继续挡住部分颗粒，直至颗粒进入底座1和最下层盖体之间的腔体5内，此时，大部分颗粒已经被挡在相邻盖体之间了，并且，由于上方的进气槽23槽宽较大，进气量不受影响，从而能在正常进气的情况下有效控制颗粒度。
请继续参考图1-图3所示，所述盖体组件2包括第一盖体21和第二盖体22，所述第一盖体21和所述第二盖体22沿第二方向间隔分布，所述第一盖体21位于所述第二盖体22朝向所述底座1的一侧，所述第一盖体21设置有沿第一方向A间隔分布的多个第一进气槽231，所述第二盖体22设置有沿第一方向A间隔分布的多个第二进气槽232；所述第一盖体21上的第一进气槽231的槽宽为第一槽宽，所述第二盖体22上的第二进气槽232的槽宽为第二槽宽，其中第一槽宽和第二槽宽的比值X需满足以下条件：0.5≤X≤0.8。可以得知的是，第一盖体21位于第二盖体22下方，反应时产生的颗粒中部分被第二盖体22的第二进气槽232挡在外面，剩余颗粒经过第二盖体22的进气槽23转至第一盖体21的第一进气槽231，部分被第一盖体21的第一进气槽231挡住，无法进入底座1和第一盖体21之间的腔体5内，从而可以有效控制颗粒度。另外，若X小于0.5,那么第一槽宽过小，会影响进气槽23的进气情况，影响晶圆表面氮化硅介质膜的生长速率，若X大于0.8，那么第一槽宽过大，不能有效阻挡颗粒进入底座1和第一盖体21形成的腔体5，无法有效控制颗粒度，因此第一槽宽和第二槽宽的比值X需满足以下条件：0.5≤X≤0.8，在保证进气的情况下，有效控制颗粒度，提升产品良率。
其中，所述进气槽23的槽宽处于0.8mm和1.5mm之间，进气槽23的槽宽若小于0.8mm，则影响进气槽23正常进气，无法保证氮化硅介质膜的生长速率，进气槽23沿的槽宽若大于1.5mm,则反应时产生的颗粒容易通过进气槽23进入腔体5内，不容易控制颗粒度，因此进气槽23的槽宽处于0.8mm和1.5mm之间，在不影响氮化硅介质膜的生长速率的情况下，可以有效控制颗粒度。
更进一步地，所述第一盖体21在第一平面上的投影面积为第一投影部,所述第二盖体22在第一平面上的投影面积为第二投影部，所述第一投影部位于所述第二投影部内。第一盖体21的最大尺寸小于第二盖体22的最大尺寸，且第一盖体21的底部外周与第二盖体22连接，从而实现盖体组件2的组装，且不占用额外的空间。其中，第一平面为第二盖体22和底座1之间的相对接触的框体所在的平面。
在另一实施例中，所述盖体组件2包括三个盖体，三个盖体沿第二方向B间隔设置，且沿盖体组件2朝向底座1的方向，各进气槽23的槽宽递减，一方面加长了气流以及颗粒的进入通道，避免部分沉积反应生成的颗粒随气流进入进气槽23内，并直接沉积在晶圆之上，良好的控制颗粒度，提升产品良率；另一方面，槽宽递减使得部分颗粒可以被盖体挡住，从而进一控制颗粒度，提升产品良率。
需要说明的是，本实施例的盖体组件2为两个或者三个，这样既不会由于进入通道过长导致混合气体不能顺利进入腔体5内，影响生长速率和产能，又能够良好地控制晶圆表面颗粒度。
进一步地，沿第二方向B，相邻盖体之间的距离为3mm-5mm，若相邻盖体之间的距离小于3mm，则进入通道的加长对颗粒度的控制能力较差，若大于5mm，则进入通道过长会影响气流通入腔体5，从而影响氮化硅介质膜的生长速率和芯片的产能，因此，相邻盖体之间的距离为3mm-5mm能够合理加长气流以及颗粒的进入通道，在不影响生长速率和产能的前提下，有效控制颗粒度。
对于容置槽11而言，所述容置槽11在第一平面上的投影为第三投影部，与所述底座1相邻的所述盖体的进气槽23在第一平面上的投影为第四投影部，所述第三投影部和所述第四投影部互不交叠。由此，底座1上的多个容置槽11和底座1相邻的盖体的多个进气槽23错位分布，当颗粒穿过层层弯折的通道，从最后一层盖体的进气槽23进入底座1和盖体形成的腔体5内时，由于底座1上的容置槽11和盖体上的进气槽23错位设置，而容置槽11用于放置晶圆，进气槽23通入该腔体5内的颗粒不会直接落入到晶圆表面，而会从相邻晶圆之间落入相邻容置槽11之间，即底座1的上表面，即使颗粒未被层层盖体拦截，也可以通过将容置槽11和进气槽23的错位设置，使得颗粒不落到晶圆表面，从而进一步地控制颗粒度，提高产品良率。
其中，所述容置槽11的槽宽处于1mm和1.3mm之间，容置槽11的槽宽需与所容纳的所有晶圆的厚度之和相匹配。若容置槽11的槽宽小于1mm，则晶圆无法插入容置槽11内，或者即使晶圆插入容置槽11内，对晶圆生长氮化硅介质膜的表面产生损伤，或者晶圆表面没有预留生长氮化硅膜的空间；若容置槽11的槽宽大于1.3mm,则晶圆放置在容置槽11内会产生晃动，无法固定，影响后期氮化硅介质膜的生长，因此容置槽11的槽宽处于1mm和1.3mm之间，在能够将晶圆插在容置槽11内的前提下，保证晶圆不产生大范围晃动，也给晶圆表面留出了生长氮化硅介质膜的生长空间。
在一些实施例中，所述进气槽23和所述容置槽11均沿所述晶圆的周向方向延伸。容置槽11沿晶圆的周向方向延伸，可以提升更好地稳定晶圆，防止其在晶圆载具内产生晃动，从而影响其表面氮化硅介质膜的生长，进气槽23沿其周向方向延伸，可以保证进气槽23内进入的气体沿晶圆周向分布，使晶圆表面均匀生长氮化硅介质膜。
在另一些实施例中，所述盖体组件2和所述底座1盖合的位置尺寸相同，所述盖体组件2和所述底座1盖合后密封连接。具体地，所述盖体组件2和所述底座1盖合处设有密封圈。为了保证密封性，所述盖体组件2和所述底座1盖合的位置尺寸相同且盖合面设有密封圈，进一步地控制颗粒度，防止反应产生的颗粒从二者盖合处进入腔体5内，并且可以随时打开，操作方便。
作为进一步的方案，所述底座1用于与所述盖体组件2盖合的一侧设有第一扣合件3，所述盖体用于与所述底座1盖合的一侧设有第二扣合件4，所述第一扣合件3和所述第二扣合件4相互扣合。作为示例，参见图3所示，底座1设有一个第一扣合件3，盖体组件2设有两个第二扣合件4，底座1上对应第二扣合件4的位置有凹槽，盖体组件2对应第一扣合件3的位置有凹槽，第一扣合件3凸出于底座1，第二扣合件4凸出于盖体，相互盖合时，第一扣合件3位于两个第二扣合件4中间，保证恰好盖合。
需要指出的是，针对本实施例中的多层盖体的结构，第二扣合件4需设置在最外侧的盖体上，即最外侧的盖体用于与底座1互相扣合。
结合图1-图3所示，在本实施例中，所述盖体组件2和所述底座1组件均为半圆形筒体，所述盖体组件2盖合于所述底座1形成圆柱形筒体，该圆柱形筒体的底座1以及盖体和底座1之间均作密封处理，仅盖体上开设多个进气槽23，用于更好地控制颗粒度，防止颗粒从其他位置进入晶圆载具的腔体5内。
第二实施例
图4示出本申请第二实施例的氮化硅介质膜的制备方法的流程图。
如图4所示，在第一实施例的基础上，本申请实施例提供一种氮化硅介质膜的制备方法，应用于第一实施例任一所述的晶圆载具，包括：
S1、将晶圆放置在所述晶圆载具的容置槽11内；
S2、将盖体组件2盖合在底座1上；
S3、将安装有所述晶圆的所述晶圆载具放入相沉积炉内，向所述相沉积炉内通入硅烷和氨气的混合气体，以使所述混合气体通过所述进气槽23进入所述晶圆载具内，在晶圆表面进行氧化硅淀积，形成氮化硅介质膜。
本实施例提供的氮化硅介质膜的制备方法，晶圆放置在容置槽11内，可以有效固定晶圆，防止生长氮化硅介质膜时晶圆移位，盖体组件2盖合在底座1上，可以形成相对密闭的空间，防止颗粒进入腔体5内，有效控制颗粒度；颗粒随着气流进入腔体5之前，需要经过层层盖体，加长了气流和颗粒的进入通道，进一步控制晶圆表面颗粒度。
在S3步骤中，还可对相沉积炉作抽真空处理，抽真空的过程中可以抽取部分颗粒，防止颗粒进入腔体5内，进一步控制晶圆表面颗粒度。
在S3步骤中，混合气体为硅烷和氨气的混合气体，硅烷与氨气按一定比例在真空和室温的条件下生长氮化硅介质膜即可，不需要加热，节约了能源。
应当容易地理解，应当按照最宽的方式解释本申请中的“在……上”、“在……以上”和“在……之上”，以使得“在……上”不仅意味着“直接处于某物上”，还包括“在某物上”且其间具有中间特征或层的含义，并且“在……以上”或者“在……之上”不仅包括“在某物以上”或“之上”的含义，还可以包括“在某物以上”或“之上”且其间没有中间特征或层(即，直接处于某物上)的含义。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种晶圆载具，用于使晶圆在所述晶圆载具上生长氮化硅介质膜，其特征在于，所述晶圆载具包括：
底座，所述底座内设置有沿第一方向间隔分布的多个容置槽，所述容置槽用于承载所述晶圆；以及
盖体组件，所述盖体组件盖合于所述底座，所述盖体组件和所述底座盖合后形成用于容纳晶圆的腔体，所述腔体内通入硅烷和氮气的混合气体，所述盖体组件包括至少两个沿第二方向间隔分布的盖体，每个所述盖体上设置有沿第一方向间隔分布的多个进气槽，相邻所述盖体的所述进气槽在第一平面上的投影互不交叠；
其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。
2.根据权利要求1所述的晶圆载具，其特征在于，沿所述盖体组件朝向所述底座的方向，不同所述盖体的所述进气槽的槽宽递减。
3.根据权利要求1或2所述的晶圆载具，其特征在于，所述盖体组件包括第一盖体和第二盖体，所述第一盖体和所述第二盖体沿第二方向间隔分布，所述第一盖体位于所述第二盖体朝向所述底座的一侧，所述第一盖体设置有沿第一方向间隔分布的多个第一进气槽，所述第二盖体上设置有沿第二方向间隔分布的多个第二进气槽；
所述第一盖体上的所述第一进气槽的槽宽为第一槽宽，所述第二盖体上的所述第二进气槽的槽宽为第二槽宽，其中第一槽宽和第二槽宽的比值X需满足以下条件：0.5≤X≤0.8。
4.根据权利要求3所述的晶圆载具，其特征在于，所述第一盖体在第一平面上的投影面积为第一投影部,所述第二盖体在第一平面上的投影面积为第二投影部，所述第一投影部位于所述第二投影部内。
5.根据权利要求1所述的晶圆载具，其特征在于，所述容置槽在第一平面上的投影为第三投影部，与所述底座相邻的所述盖体的进气槽在第一平面上的投影为第四投影部，所述第三投影部和所述第四投影部互不交叠。
6.根据权利要求1所述的晶圆载具，其特征在于，所述进气槽和所述容置槽均沿所述晶圆的周向方向延伸。
7.根据权利要求6所述的晶圆载具，其特征在于，所述进气槽沿所述晶圆周向方向的弧长为第一弧长,所述容置槽沿所述晶圆周向方向的弧长为第二弧长，其中，第一弧长小于第二弧长。
8.根据权利要求1所述的晶圆载具，其特征在于，沿所述第二方向，相邻所述盖体之间的距离为3mm-5mm。
9.根据权利要求1所述的晶圆载具，其特征在于，所述盖体组件包括两个沿第二方向间隔分布的盖体，或者，所述盖体组件包括三个沿第二方向间隔分布的盖体。
10.一种氮化硅介质膜的制备方法，应用于权利要求1-9任一所述的晶圆载具，其特征在于，包括：
将晶圆放置在所述晶圆载具的容置槽内；
将盖体组件盖合在底座上；
将安装有所述晶圆的所述晶圆载具放入相沉积炉内，向所述相沉积炉内通入硅烷和氨气的混合气体，以使所述混合气体通过所述进气槽进入所述晶圆载具内，在晶圆表面进行氧化硅淀积，形成氮化硅介质膜。
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