[發明專利]通過CVD方法在半導體晶片上沉積層的方法以及用于實施該方法的室

有效

• 申請號: 200910149295.8
• 申請日: 2009-06-12
• 公開（公告）號: CN101634014A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: G·布倫寧格;A·艾格納
• 申請（專利權）人: 硅電子股份公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;H01L23/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 苗 征;于 輝

本發明涉及在室中通過CVD(″化學氣相沉積″)方法在半導體晶片上沉 積層的方法，包括將沉積氣體從室的進氣口，經過半導體晶片，輸送到室 的出氣口，其中通過在頂部受窗約束的通道輸送沉積氣體，該窗能透過熱 輻射。

用于通過CVD方法在半導體晶片上沉積層的室的典型結構舉例來說見 述于US?6,325,858B?1。該室分成上半部和下半部。上半部用蓋板封閉，也稱 為上室。蓋板包括形成蓋板側壁的基部和由石英組成的可透過熱輻射的窗。 基部在室的側壁上，室的側壁配有進氣口和布置在后者對面的出氣口。位 于上半部和下半部之間的是容納要涂敷的半導體晶片的感受器(Suszeptor)。 感受器用帶蜘蛛狀臂的支架固定并且可以借助支架上升、下降和旋轉。室 的下半部用類似于蓋板的基板封閉，所述基板類似地可透過熱輻射。觸發 布置在蓋板上面和基板下面的燈，以便在安置在室中的半導體晶片上沉積 層。沉積氣體通過進氣口引導到出氣口并且經過路徑上的半導體晶片。在 此情況下，它流動通過受頂部窗約束的通道。

通過CVD方法在半導體晶片上沉積層時的挑戰之一是要求沉積層能夠 達到層厚度盡可能均勻。評價層厚度變化的一種測量方法是變化范圍，定 義為層的最高厚度t_max和最小厚度t_min之差。由此導出的參數R描述了該差的 半值與平均厚度tm之比的百分數，根據公式R＝100％*(t_max-t_min)/2*t_m進行計 算。相應地，層厚度越均勻，R的值越小。

US?2002/0020358?A1致力于改善通過CVD方法沉積的層的厚度均勻性。 其中所述的方法包括生成特別的反應區域(″Prewafer?reaction?layer″)，該區 域可抗衡半導體晶片邊緣區域的過分層生長，就是通常所說的″邊緣效應″。

由于該方法相對比較復雜，本發明的目的是給出可以更簡單實施的可 能方法，用于改善通過CVD方法在半導體晶片上沉積的層的厚度均勻性。

本發明涉及在室中通過CVD方法在半導體晶片上沉積層的方法，其包 括將沉積氣體從室的進氣口，經過半導體晶片，輸送到室的出氣口，其中 通過在頂部受窗約束且在底部受平面E約束的通道來輸送沉積氣體，其中所 述窗能透過熱輻射，并且要涂敷的半導體晶片的表面位于平面E中，其中輸 送沉積氣體經過半導體晶片的速度是變化的，這是由于在所述窗的中心區 域和在所述窗的邊緣區域，所述平面與窗之間的距離D在外側大于內側，并 且在中心區域與邊緣區域之間的邊界處，所述距離的徑向分布的切線與所 述平面形成不小于15°且不大于25°的角，其中窗的中心區域是覆蓋半導體 晶片的窗的內側區域，而窗的邊緣區域是不覆蓋半導體晶片的窗的外側區 域。

發明人發現，要涂敷的半導體晶片所在的平面與布置在半導體晶片上 面的窗之間的距離的徑向分布可以用來在局部影響沉積速度，也就是說影 響層在半導體晶片上的沉積速度。窗與平面之間的距離還影響沉積氣體流 經半導體晶片的速度。距離越小，速度越高。發明人進一步發現，在離平 面距離較大的情況下沉積速度較低。相反地，如果離平面距離較小，則沉 積速度較高。基于此見解，發明人最后發現了，在采用CVD方法涂敷半導 體晶片時，為了使沉積層的厚度變化特別小，離平面距離的徑向分布應該 怎樣配置。在此情況下，他們還考慮到了距離保持穩定時，觀察到沉積速 度在半導體晶片的中心比在半導體晶片的邊緣處更低。

本發明還涉及用于通過CVD方法在半導體晶片上沉積層的室，其包括 引導沉積氣體進入室的進氣口、引導沉積氣體離開室的出氣口、用于容納 要涂敷的半導體晶片的感受器(Suszeptor)、和布置在感受器對面的能透過熱 輻射的窗，其中就要涂敷的半導體晶片所在的平面與窗之間的距離而言， 在所述窗的中心區域和在所述窗的邊緣區域外側大于內側，并且在中心區 域與邊緣區域之間的邊界處，所述距離的徑向分布的切線與所述平面形成 不小于15°且不大于25°的角，其中窗的中心區域是覆蓋半導體晶片的窗的 內側區域，而窗的邊緣區域是不覆蓋半導體晶片的窗的外側區域。

以下參考附圖更詳細地解釋本發明。

圖1以截面圖顯示了根據本發明構造的室的特征。

圖2顯示了窗與平面E之間距離D的徑向分布，使用根據本發明的窗實 例。