[发明专利]抽气装置、低压化学气相沉积设备以及化学气相沉积方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种低压化学气相沉积设备。

背景技术

在半导体技术大发展的今天，低压化学气相沉积（LPCVD）设备广泛地应用于多晶硅、二氧化硅以及氮化硅等薄膜的沉积。沉积时，向沉积室内通入气态的含有形成薄膜所需的原子或分子的化学物质，该化学物质在沉积室内混合并发生反应，最终在晶片表面聚集形成希望形成的固态薄膜和气态产物。在这一薄膜形成过程中，除了在晶片表面形成薄膜外，必然也会在沉积室的内壁表面积累附着物。因此，在多次沉积后，当内壁上的附着物较厚时，易因其发生脱落，对沉积室和晶舟上的晶片造成玷污，形成晶片上的缺陷，降低产品的成品率。尤其对于低压化学气相沉积设备而言，其沉积室通常为石英炉管，属于热壁式的反应过程，会有较多的颗粒沉积在其炉管的内壁上，颗粒污染问题更为严重。

解决上述问题的传统方法是湿法清洁方法，即每间隔一段时间将脏的石英炉管从设备中取出，对其进行湿法腐蚀以去除炉管壁上的累积附着物（如，对于生长氧化硅、氮化硅或氮氧化硅的LPCVD炉管，通常是利用49%的HF酸腐蚀溶液对其进行浸泡，腐蚀去除内壁上的累积物）；去除后，再用大量去离子水对该炉管进行冲洗，并烘干待用。这一传统的湿法清洁方法存在有以下不足：

1、湿法清洁过程较长，且这个清洁过程中该LPCVD设备无法使用，大大增加了设备的闲置时间，对生产效率不利。

2、炉管一般是由石英制成的，易受损失，每次炉管清洁对炉管进行的拆卸运送，都可能导致炉管因人为因素而受损。

3、湿法清洁过程中需要将炉管浸泡在腐蚀液中，而该腐蚀液不仅可以腐蚀炉壁上的氧化硅、氮化硅或氮氧化硅附着物，也会对由石英制成的炉管本身有损害，缩短了炉管的使用寿命。

发明内容

本发明提供一种低压化学气相沉积设备，以改善现有的低压化学气相沉积设备内颗粒污染较为严重的问题。

有鉴于此，本发明提供以下技术方案：

一种抽气装置，用于抽取低压化学气相沉积设备的炉管内的气体，其特征在于，所述抽气装置包括：

并联的第一阀、第二阀和第三阀，其通过导管与炉管的排气口相连；

抽气泵，其通过导管与第一至第三阀相连，其中第一阀、第二阀和第三阀分别与抽气泵一起工作用于降低炉管内气压且降低炉管内气压的速率依次递减。

优选地，所述第一阀与所述抽气泵一起工作能够在1分钟内将炉内气压降至5mtor以下，所述第二阀与所述抽气泵一起工作能够在6-8分钟内将炉内气压从760tor降至3tor，所述第三阀与所述抽气泵一起工作能够在6-8分钟内将炉内气压从760tor降至100tor。

一种低压化学气相沉积设备，其特征在于，所述设备包括：

具有一端开口、另一端封闭的炉管，所述炉管包括进气口、排气口；

炉管基座，用于与所述炉管开口端接触并与所述炉管构成密闭空间；

晶舟，装设于所述炉管基座并收容于所述炉管内部；以及

如上述的抽气装置，与炉管的排气口相连。

优选地，所述低压化学气相沉积设备还包括：

关闭件，用于与所述炉管开口端接触并与所述炉管构成密闭空间。

一种利用上述的低压化学气相沉积设备的化学气相沉积方法，其特征在于，包括步骤：

A.将晶圆装载到晶舟上；

B.将晶舟送入炉管；

C.在晶舟完全进入炉管内时，开启抽气泵和第二阀，在压力为3tor时，开启第一阀直至炉管内气压在5mtor以下；

D.停止抽气，通入反应气体；

E.待薄膜生长完成后，停止所述反应气体的通入；

F.将晶舟从炉管内移出；以及

G.从晶舟上卸载反应后的晶圆。

优选地，在本发明的化学气相沉积方法中，步骤A还包括：

A1.闭合关闭件且开启抽气泵和第三泵。

优选地，在本发明的化学气相沉积方法中，步骤A在步骤A1之后还包括：

A2.在炉管内的气压为100tor以下时，关闭抽气泵和第三阀；以及

A3.检验炉管的密封性；如果不密封则发送报警信号并停止后续步骤，否则向炉管内通入保护气体至打开关闭件。

优选地，在本发明的化学气相沉积方法中，步骤D还包括在停止抽气之后检验炉管的密封性，如果不密封则发送报警信号并停止后续步骤，否则通入反应气体。