[發明專利]擋板晶圓及其所用的隨機定向多晶硅

有效

• 申請號: 200680007000.8
• 申請日: 2006-02-17
• 公開（公告）號: CN101167163A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 詹姆斯·E·包義森;里斯·雷諾斯;拉阿南·Y·柴海威;羅伯特·米頓;湯姆·L·卡德韋爾
• 申請（專利權）人: 統合材料股份有限公司
• 主分類號: H01L21/30
• 分類號: H01L21/30;C30B15/06;H01L21/46
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐金國;陳紅

技術領域

本發明涉及晶圓的熱處理。特別是，本發明涉及用在生產晶圓的批次熱處理中的非生產晶圓。本發明還涉及用于這樣非生產晶圓與其它應用的多晶硅之一型式。

背景技術

批次熱處理持續地用于硅集成電路制造的一些階段中。一低溫熱制程是通過化學氣相沉積(典型地使用氯硅烷與氨做為前驅物氣體)在約700℃范圍內來沉積一層氮化硅。其它執行于高溫的制程包括氧化、退火、硅化以及其它典型地使用高溫(例如介于1000℃至1350℃)的制程。

對于大量商業生產而言，通常使用如圖1的截面圖所繪示的結構的垂直爐管以及用于支撐爐管中大量晶圓而垂直設置的晶圓塔。爐管10包括熱絕緣加熱筒12，其支撐由電源供應(未顯示)所供給功率的電阻式加熱線圈。鐘狀罐16(典型地是由石英所制成)包括有頂蓋，且內嵌于加熱線圈14內。末端開放的襯里18內嵌于鐘狀罐16內。支撐塔20設置在臺座22上，并且支撐塔20大致上由襯里18所環繞。支撐塔20包括垂直設置的溝槽以固持多個水平放置的晶圓，其中這些晶圓將要以批次模式進行熱處理。原則上，氣體注射器24設置在襯里18之間，且具有在其頂端的出口以在襯里18內注射處理氣體。真空泵(未顯示)經由鐘狀罐16的底部而移除處理氣體。雖然在一些實施例中，加熱筒12、鐘狀罐16與襯里18是保持固定的，而升降梯升高與降低臺座22且將支撐塔20加載與送出爐管10的底部，但是它們可以垂直地升高以傳送晶圓至支撐塔20或自支撐塔20傳送晶圓。

鐘狀罐16在其頂端是密閉的，傾向于使爐管10的中間與頂部部份呈現大致上均勻的熱溫度。這即是所謂的熱區，熱區的溫度被控制以用于最佳的熱制程。然而，鐘狀罐16的開放的底端與臺座22的機械支撐件會使爐管的底端具有較低的溫度，常常是溫度低到使熱制程(例如化學氣相沉積)沒有效果。該熱區是不包括支撐塔20的一些較低的溝槽。

傳統上，在低溫應用中，支撐塔、襯里與注射器是由石英或熔硅(fusedsilica)所制成。然而，石英支撐塔與注射器已經被硅支撐塔與注射器所取代。由美國加州森尼維耳市的Integrated?Materials，Inc.所取得的硅支撐塔的結構繪示于圖2中。其包括有黏接至三或四個硅腳34的基底30、32，這些硅腳柱34具有形成于其內的溝槽以用于支撐多個晶圓38。溝槽之間的指件的形狀與長度可以隨著應用與制程溫度而改變。授讓給Boyle等人的美國專利US6,455,395描述有這樣一個支撐塔的制造。硅注射器亦可以由Integrated?Materials，Inc取得，其是揭示于授讓給Zehavi等人而于公元2005年7月8日申請的美國專利申請案11/177,808中。硅襯里則是由授讓給Boyle等人而于公元2001年5月18日申請的美國專利公開案2002/170,486中。

塔高可以根據爐管的高度而修改，且可以包括有超過100個晶圓的溝槽。這樣一個大數目的晶圓促使了熱緩沖晶圓與擋用晶圓(dummy?wafer)的使用，以確保生產晶圓處于均勻的熱環境中。在支撐塔中，晶圓迭堆的頂部與底部兩者在熱制程期間遭受有熱末端效應。尤其，底部晶圓被加熱至明顯較低的溫度，且該溫度可能低到足以使氮化物CVD制程或其它熱制程失效。因此，將熱緩沖晶圓(而非實質上單晶硅生產晶圓)置放在最頂端與最底端的溝槽，以熱緩沖該迭堆的末端，并且對置放在其之間的生產晶圓提供更均勻的溫度分布。熱緩沖晶圓也用以清除來自爐管周圍的雜質，其中這些雜質傾向于在爐管的頂部與底部是較多的。通常是需要在每一末端使用多達六或十二個熱緩沖晶圓。緩沖晶圓可被回收以用于多個周期，但是目前的緩沖晶圓通常限制在不超過四或五個周期。

硅生產晶圓常常是以約25個晶圓的批次而被處理，其是對應于在制造工具之間傳送晶圓的攜帶卡匣的容量。大數目的晶圓溝槽使得能夠同時處理多個批次。然而，也有小于批次的最大數目需要熱處理的情況存在。在該些情況中，通常是通過插入擋用晶圓于空的溝槽中，以完全填滿支撐塔。

熱緩沖晶圓與擋用晶圓將于以下一起被稱為擋板晶圓。