一種單片爐外延層厚度均勻性生長的控制方法
2023-04-29 23:14:21
專利名稱：一種單片爐外延層厚度均勻性生長的控制方法
技術領域：
本發明涉及矽外延生長技術領域，特別是涉及ー種單片爐外延層厚度均勻性生長的控制方法。
背景技術：
外延是在表面平整的單晶矽片上通過化學氣相反應沉積一定厚度的單晶矽層，化學反應是SiHCL3+H2 = Si (沉積)+HCL。外延根據反應爐型不同可以分為桶式反應腔體爐(一個爐次可以在類似桶的基座上放14片)；平板式反應腔體爐(一個爐次可以在類似平板的基座上放18片)；單片式反應腔體爐(一個爐次只能在平板的基座上放I片矽片)。 應用材料Centura200型號的是單片式反應腔體爐，如圖I所示，該腔體由「上部石英圓蓋」和「下部石英部件」組成密封的反應腔體空間，在這個腔體中通過支撐架支撐ー個可以用來平放矽片的石墨基座。反應氣體從該腔體的一邊流到另ー邊，反應氣體通過矽片時在矽片上沉積下Si。常規的上部石英圓蓋表面是沒有斜面的平面，該常規的上部石英圓蓋和用來平放矽片的石墨基座是平行的，這樣沿著氣流方向SiHCL3矽源濃度越來越少，這樣就導致沿著氣流方向生長速率不斷下降的問題。因在生長的過程中基座是以34轉/分鐘旋轉的，所以就出現了 CentUra200單片爐外延層厚度因沿矽片徑向方向生長速率不一致，導致出現厚度沿矽片徑向方向「W」形，最終導致厚度均勻性較差，可以用紅外測厚儀測試沿矽片徑向方向厚度分布圖形，另使用ADE公司的ADE8150測試矽片表面的TTV (表面厚度變化)。隨著線寬尺寸的不斷變小，對矽外延後表面幾何參數也越來越高，因為幾何參數好差直接影響到光刻，影響到產品的成品率。典型的厚度沿矽片徑向方向的厚度分布圖形和矽片表面的TTV(表面厚度變化)如下使用TTV(表面厚度變化)く Ium的襯底，做200mm厚度為60um的外延層，得到成「W」形的厚度分布圖形(參見圖3)。使用TTV (表面厚度變化)く Ium的襯底，做200mm厚度為60um的外延層，得到TTV(表面厚度變化)為3-4um(參見圖4)。
發明內容
本發明提供ー種單片爐外延層厚度均勻性生長的控制方法，解決沿著氣流方向矽源濃度越來越少導致生長速率不斷下降的問題。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是提供ー種單片爐外延層厚度均勻性生長的控制方法，包括以下步驟(I)將上部石英圓蓋的內表面製作成傾斜面；
(2)將上部石英圓蓋安裝在基座上，上部石英圓蓋的傾斜面沿氣流方向安裝，即越離氣流末尾的位置上部石英圓蓋離基座越近；(3)通入反應氣體，反應氣體通過矽片時在矽片上沉積下矽，形成外延。所述步驟(I)中的傾斜面與基座之間呈2-15度。所述步驟(3)中的外延的厚度為2um_100um。有益效果 由於採用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果本發明將上部石英圓蓋設計成與基座成2-15度的傾斜面，並且將上部石英圓蓋的傾斜面沿氣流方向進行安裝，越離氣流末尾的上部石英圓蓋離基座越近，從而通過改變上部石英圓蓋與基座高度改變邊界層厚度，兩者距離越短邊界層越薄，那麼生長越容易，生長所需要矽源濃度越少，改變沿氣流方向上的上部石英圓蓋與基座高度調整生長速率，使得沿氣流方向的生長速率一致，最終消除了外延層厚度沿矽片徑向分布成特殊的「W」形，極大提高外延片產品質量。
圖I是現有技術中的エ藝腔體示意圖；圖2是本發明的エ藝腔體示意圖；圖3是採用現有技術做200mm厚度為60um外延層的厚度分布圖形；圖4是採用現有技術做200mm厚度為60um外延層，24片TTV趨勢圖；圖5是採用本發明做200mm厚度為60um的外延層的厚度分布圖形；圖6是採用本發明做200mm厚度為60um的外延層，24片TTV趨勢圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進ー步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。本發明的實施方式涉及ー種單片爐外延層厚度均勻性生長的控制方法，包括以下步驟(I)將上部石英圓蓋I的內表面製作成傾斜面，如圖2所示，其中，傾斜面與基座3之間最好呈2_15度。(2)將上部石英圓蓋I安裝在基座3上，上部石英圓蓋I的傾斜面沿氣流方向安裝，即越離氣流末尾的位置上部石英圓蓋I離基座3越近。通過改變上部石英圓蓋I與基座3高度改變邊界層厚度，兩者距離越短邊界層越薄，那麼生長越容易，生長所需要矽源濃度越少。通過改變沿氣流方向上的上部石英圓蓋I與基座3高度調整生長速率，使得沿氣流方向的生長速率一致。(3)通入反應氣體，反應氣體通過矽片2時在矽片2上沉積下矽，形成外延。其中，形成的外延尺寸為200mm,厚度在2um-100um之間。對比例使用TTV(表面厚度變化)く Ium的24片襯底，採用常規無斜角的上部石英圓蓋做200mm厚度為60um的外延層，從圖3可以看到沿徑向厚度分布圖形為「W」形，另圖4為24片TTV趨勢圖3-4um。實施例使用TTV (表面厚度變化)く Ium的24片襯底，採用本發明的上部石英圓蓋做200mm厚度為60um的外延層，從圖5可以看到沿徑向厚度分布圖形消除了 「W」形，另圖6為24片TTV趨勢圖1. 5-2um，對比圖4可知採用本發明得到的幾何參數有很大提高。本發明將上部石英圓蓋設計成與基座成2-15度的傾斜面，並且將上部石英圓蓋的傾斜面沿氣流方向進行安裝，越離氣流末尾的上部石英圓蓋離基座越近，從而通過改變上部石英圓蓋與基座高度改變邊界層厚度，兩者距離越短邊界層越薄，那麼生長越容易，生長所需要矽源濃度越少，改變沿氣流方向上的上部石英圓蓋與基座高度調整生長速率，使 得沿氣流方向的生長速率一致，最終消除了外延層厚度沿矽片徑向分布成特殊的「W」形，極大提1 外延片廣品質量。
權利要求
1.ー種單片爐外延層厚度均勻性生長的控制方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)將上部石英圓蓋的內表面製作成傾斜面； (2)將上部石英圓蓋安裝在基座上，上部石英圓蓋的傾斜面沿氣流方向安裝，即越離氣流末尾的位置上部石英圓蓋離基座越近； (3)通入反應氣體，反應氣體通過矽片時在矽片上沉積下矽，形成外延。
2.根據權利要求I所述的單片爐外延層厚度均勻性生長的控制方法，其特徵在於，所述步驟(I)中的傾斜面與基座之間呈2-15度。
3.根據權利要求I所述的單片爐外延層厚度均勻性生長的控制方法，其特徵在於，所述步驟⑶中的外延的厚度為2um-100um。
全文摘要
本發明涉及一種單片爐外延層厚度均勻性生長的控制方法，包括以下步驟將上部石英圓蓋的內表面製作成傾斜面；將上部石英圓蓋安裝在基座上，上部石英圓蓋的傾斜面沿氣流方向安裝，即越離氣流末尾的位置上部石英圓蓋離基座越近；通入反應氣體，反應氣體通過矽片時在矽片上沉積下矽，形成外延。本發明解決沿著氣流方向矽源濃度越來越少導致生長速率不斷下降的問題，消除了外延層厚度沿矽片徑向分布成特殊的「W」形，極大提高外延片產品質量。
文檔編號C30B25/02GK102644106SQ20121012306
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月24日 優先權日2012年4月24日
發明者李慎重, 梁興勃, 王震, 田達晰, 陳華 申請人:浙江金瑞泓科技股份有限公司