[發明專利]增加熱處理反應室利用率的方法

有效

• 申請號: 200810200276.9
• 申請日: 2008-09-23
• 公開（公告）號: CN101685766A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: 桂遠遠;趙星
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所（普通合伙）
• 代理人: 屈 蘅;李時云

技術領域

本發明涉及半導體設備領域，尤其涉及增加熱處理反應室利用率的方法。

背景技術

快速熱處理技術是將芯片加熱到設定溫度，進行預定時間熱處理的方法。快速熱處理設備可以在將溫度快速升至工藝要求的溫度之后，又能快速冷卻，通常升(降)溫速度為20～250℃/秒。過去幾年間，快速熱處理技術已逐漸成為先進半導體制造必不可少的一項工藝，用于氧化、退火、金屬硅化物的形成和快速熱化學沉積。

然而，現有半導體工藝在各熱處理步驟中，由于各個熱處理過程采用的氣體不同，因此不能在同一熱處理反應室中進行不同工藝的處理。

現有在隨機存儲器單元的電容器形成過程中采用熱處理工藝具體步驟如下：如圖1所示，提供半導體襯底21，所述半導體襯底21中形成有隔離溝槽22，隔離溝槽22之間的區域為有源區；有源區的半導體襯底21上依次形成的柵介質層23、柵極24、柵極24兩側的側墻25以及柵極24兩側的半導體襯底21中的源極26a和漏極26b構成MOS晶體管；在整個半導體襯底21上形成覆蓋MOS晶體管的第一層間介電層27，用于半導體器件的縱向隔離。

在第一層間介電層27和柵介質層23中對著MOS晶體管的源極26a或者漏極26b或者柵極24的位置形成通孔27a；在第一層間介電層27上形成導電層28，且導電層28填充滿通孔27a；對導電層28進行平坦化至露出第一層間介電層27。

如圖2所示，在第一層間介電層27上形成第二層間介電層29，在對著第一層間介電層27中的通孔27a位置形成第一開口，所述第一開口暴露出第一層間介電層27的通孔27a及通孔27a中填充的導電層28。在第一開口內側形成半球形顆粒多晶硅層30b和多晶硅層30a，作為電容器的第一電極。所述多晶硅層30a通過通孔27a中填充的導電層28與MOS晶體管的源極26a相電連接。形成所述半球形顆粒多晶硅層30b的目的為增大電容器的第一電極與后續形成的介質層之間的接觸面積，增大電容器的電容。

將帶有各膜層及器件的半導體襯底21放入充滿氨氣的熱處理反應室40內進行熱處理工藝，用以增強半球形多晶硅層30b的電介質常數。

如圖3所示，然后，將帶有各膜層及器件的半導體襯底21從熱處理反應室40內取出；用化學氣相沉積法在第二層間介電層29和半球形顆粒多晶硅層30b上沉積絕緣介質層31，用于電容器電極間的隔離，所述絕緣介質層31的材料可以是氧化硅、氧化鋁、氧化鉭、氧化鎬或氧化鉿等。

將帶有各膜層及器件的半導體襯底21放入充滿氧氣的熱處理反應室41內進行熱處理工藝，以修復絕緣介質層31材料的缺陷并使其更致密。

如圖4所示，用化學氣相沉積法或原子層沉積法在絕緣介質層31上沉積第二金屬層32，作為電容器的第二電極。

現有形成電容器的過程中，對半球形顆粒多晶硅層進行氨氣熱處理增強其電介質常數與進行以氧氣熱處理修復絕緣介質層材料的缺陷并使其更致密，是在兩個不同的熱處理反應室中進行的，導致了熱處理反應室的利用率降低，產能下降。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種增加熱處理反應室利用率的方法，防止熱處理反應室的利用率降低，產能下降。

本發明提供一種增加熱處理反應室利用率的方法，包括：將半導體襯底放入熱處理反應室；向熱處理反應室內通入第一氣體，進行熱處理工藝；將半導體襯底從熱處理反應室內取出；在所述半導體襯底上沉積絕緣介質層；在充滿第一氣體的熱處理反應室中放入虛擬片；抽出第一氣體后，在反應室中通入第二氣體；將具有絕緣介質層的半導體襯底放入熱處理反應室，進行熱處理工藝。

可選的，所述第一氣體為氨氣，第二氣體為氧氣。所述氧氣的流量為1～50slm。

可選的，所述將第二氣體完全充滿熱處理反應室的時間為大于等于10分鐘。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：在熱處理反應室中在抽出第一氣體后，再將反應室中完全充滿第二氣體。在同一熱處理反應室中通入不同的氣體以滿足不同熱處理工藝的要求，使熱處理反應室的利用率提高，進而產能也得到提高。

附圖說明

圖1至圖4是現有工藝形成電容器過程中進行熱處理的示意圖；

圖5是本發明增加熱處理反應室利用率的具體實施方式流程圖；

圖6至圖9是本發明形成電容器過程中增加熱處理反應室利用率的實施例示意圖。

具體實施方式

本發明在同一熱處理反應室中通入不同的氣體以滿足不同熱處理工藝的要求，使熱處理反應室的利用率提高，進而產能也得到提高。