[实用新型]沉积高温氧化物的低压化学沉积设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种沉积高温氧化物的低压化学沉积设备。

背景技术

目前，在半导体工艺中，由于二氧化硅具有适当的介电常数并与硅表面具有良好的结合能力，因此其应用十分广泛，一般用来作为栅极氧化膜(gateoxide)、区域隔离氧化层(local oxidation of silicon，LOCOS)或场氧化层(field oxide)、层间介质层(Interlayer dielectric layer)以及垫氧化层(padoxide)等等。而随着半导体元件以及工艺的微小化，对二氧化硅薄膜的品质要求也更为严格。

目前形成二氧化硅薄膜的方法主要有：等离子增强型化学气相沉积法(PECVD)、高温氧化法(HTO，High Temperature Oxidation)等等。本申请文件针对高温氧化法的低压化学沉积(LPCVD)设备进行讨论。现有技术中沉积高温氧化物的低压化学沉积设备的结构示意图如图1所示。

该化学沉积设备包括炉管100、加热器103、晶舟(boat)104和炉管基座105，其中，炉管还包括：外管101和内管102。外管101具有一端开口、另一端封闭；该外管101内还置有一两端开口的内管102；加热器103自外管封闭端覆盖于外管的外侧、且与炉管基座之间保持预定间隔、并可对内管内部加热；炉管基座105与载有晶圆的晶舟104连接，可与外管101开口端接触、并与所述外管101构成密闭空间；晶舟104装设于所述炉管基座上、并收容于内管102内部。

进行沉积工艺时，首先炉管基座105带动载有晶圆的晶舟104上升，晶舟104升入内管102当中，炉管基座105与外管101构成用于沉积的密闭结构，炉管基座105上设置有第一气体注入管106和第二气体注入管107，用于将沉积反应所需的气体输送至炉管内。排气口108同样设置在炉管基座105上，用于排出废气。

在沉积高温氧化物的过程中，通过第一气体注入管106向炉管内通入氧化亚氮(N₂O)，通过第二气体注入管107向炉管内通入二氯硅烷(DCS，SiH₂Cl₂)，二者发生反应在晶圆表面生成高温氧化物，即二氧化硅。反应气体按图中箭头所示的方向，在炉管内流动，从内管102的顶部流向外管101与基座105交接处的排气口108，废气从排气口108排出。从图1中可以看出，第一气体注入管106和第二气体注入管107的出气端均位于炉管的底部，使得两个出气端排出的两种气体在炉管底部混合，就可以发生化学反应，生成了二氧化硅。通过对在晶舟内形成的同一批晶圆进行分析发现：在靠近炉管底部的晶圆上形成的二氧化硅与其它位置(中间部和顶部)的晶圆上生成的二氧化硅厚度相比，均匀性很差。这是因为沉积高温氧化物所需要的合适温度在700～800摄氏度，而现有设置在炉管外的加热器离炉管底部还有一段距离，N₂O通向炉管中的位置恰好是炉管底部的位置，也是晶圆最先接触气体流的位置。向炉管中不断通入N₂O时，N₂O从第一气体注入管106进入炉管的初始温度只有室温的温度，N₂O刚进入炉管时，还无法达到沉积所需要的温度就与DCS发生部分化学反应，生成了厚度质量较差的二氧化硅层。

现有一种DCS-HTO预处理加温装置，用于在炉管外就对DCS气体进行预加热，使其达到沉积所需要的温度，但是这种装置需要将炉管进行改造才能与其适配，成本很高，给半导体工艺的制作增加了相当大的一笔费用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型解决的问题是：在成本低的基础上提高在晶圆上沉积的高温氧化物的厚度均匀性。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案具体是这样实现的：

本实用新型公开了一种沉积高温氧化物的低压化学沉积设备，包括：

炉管，其具有一端开口、另一端封闭的外管，该外管内还置有一两端开口的内管；

可与外管开口端接触、并与所述外管构成密闭空间的炉管基座；

自外管封闭端覆盖于外管的外侧、且与炉管基座之间保持预定间隔、并可对内管内部加热的加热器；

可载有晶圆的晶舟，其装设于所述炉管基座、并收容于内管内部；

可穿过炉管基座向内管内部通入氧化亚氮N₂O的第一气体注入管；

可穿过炉管基座向内管内部通入二氯硅烷DCS的第二气体注入管；