[發明專利]半導體制造方法

有效

• 申請號: 201110077477.6
• 申請日: 2011-03-29
• 公開（公告）號: CN102723272A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 李春龍;李俊峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/318
• 分類號: H01L21/318;H01L21/31
• 代理公司: 北京藍智輝煌知識產權代理事務所(普通合伙) 11345
• 代理人: 陳紅

技術領域

本發明涉及一種半導體制造方法，特別地，涉及一種采用虛設晶圓進行熱氧化的半導體制造方法。

背景技術

在半導體制造工藝中，熱氧化是最常用工藝步驟之一。熱氧化通常在熱氧化爐中進行，由于負載效應(loading?effect)，在熱氧化工藝中的需要引入虛設晶圓(dummy?wafer)，這可使熱氧化工藝的均勻性更佳。參見附圖1，這是在同一個熱氧化爐中的用于制造半導體器件的欲氧化晶圓12，虛設晶圓10，監控晶圓11(monitor?wafer)，由于欲氧化晶圓12未完全占滿熱氧化爐，為了避免負載效應對氧化均勻性的影響，引入了若干虛設晶圓10，使得氧化爐各處以及各批次的氧化效果一致。通常，虛設晶圓10為裸晶圓(bare?wafer)，參見附圖2，經過熱氧化處理，一定厚度A的晶圓被氧化而形成氧化硅14，同時，熱氧化的反應界面B也在向虛設晶圓10的內部移動；在進行若干次熱氧化工藝后，例如20次，需要采用濕法處理將虛設晶圓10外表面上的氧化硅去除。經過連續的熱氧化以及濕法處理，虛設晶圓10會變得越來越薄，直至失去作用，需要更換新的虛設晶圓。在實際生產中，大量的虛設晶圓會被消耗掉，增加了生產成本；同時，虛設晶圓的氧化還有可能引入顆粒物，從而對欲氧化晶圓12產生不良影響。因此，需要開發出一種新的熱氧化工藝，能夠減少對虛設晶圓的消耗，并避免有可能造成污染的顆粒物的引入。

發明內容

本發明提供了一種半導體制造方法，采用了氮化硅包覆的虛設晶圓，減少了虛設晶圓的消耗，并避免了氧化顆粒物的產生。

本發明提供一種半導體制造方法，包括：

提供欲氧化晶圓；

提供虛設晶圓；

將所述欲氧化晶圓和所述虛設晶圓置于熱氧化設備中，進行熱氧化處理；

其中：

在進行所述熱氧化處理之前，在所述虛設晶圓外表面沉積一層保護膜，所述保護膜完全包覆所述虛設晶圓。

在本發明的方法中，所述熱氧化設備為熱氧化爐；

在本發明的方法中，所述保護膜為氮化硅膜；采用化學氣相沉積、物理氣相沉積或原子層沉積形成所述氮化硅膜；優選地，采用LPCVD工藝形成所述氮化硅膜，成膜溫度為760℃。

在本發明的方法中，所述保護膜的厚度為500～1000埃。

本發明的優點在于：在熱氧化工藝中，在虛設晶圓上沉積一層保護膜，使保護膜完全包覆虛設晶圓，這樣，在熱氧化工藝中，虛設晶圓不會被氧化，從而減少了虛設晶圓的消耗，降低了生產成本，并且避免了由于虛設晶圓被氧化而產生的顆粒物，使欲氧化晶圓免于沾染。

附圖說明

圖1引入了虛設晶圓的熱氧化工藝；

圖2裸的虛設晶圓及其被氧化的過程；

圖3被保護膜包覆的虛設晶圓。

具體實施方式

以下參照附圖并結合示意性的實施例來詳細說明本發明技術方案的特征及其技術效果。

首先，提供欲氧化晶圓12，虛設晶圓10，以及監控晶圓11。在欲氧化晶圓12未完全占滿熱氧化設備的情況下，需要在熱氧化設備中置入一定數量的虛設晶圓10，使總的晶圓盡量填滿熱氧化設備，以消除負載效應，可以使氧化爐各處以及各批次的氧化效果一致，參見附圖1。

在將各個晶圓投入熱氧化設備進行熱氧化工藝之前，在虛設晶圓10外表面沉積一層保護膜13，使保護膜13完全包覆虛設晶圓10，參見附圖3。保護膜13優選為氮化硅膜。若采用氮化硅膜作為保護膜13，則沉積工藝是常規的氮化硅成膜工藝，例如采用化學氣相沉積、物理氣相沉積或原子層沉積等，優選地，采用LPCVD工藝，典型的制程溫度為760℃，由于LPCVD可以實現全面的包覆性，并能形成致密性良好的氮化硅薄膜，這樣可更好地保護虛設晶圓10；并且，由于成膜致密，也不會帶來雜質顆粒，保證了欲氧化晶圓12的質量。同時，為了起到對虛設晶圓10的保護效果，保護膜13應具備一定的厚度，例如是500～1000埃。

接著，將欲氧化晶圓12、虛設晶圓10以及監控晶圓11置于熱氧化設備中，進行熱氧化處理；熱氧化設備為熱氧化爐。在熱氧化爐的上、中、下部分分別布置一片監控晶圓11，用以監控熱氧化爐各個區域的工藝情況。

氧化工藝結束之后，從熱氧化設備中取出各個晶圓，其中，欲氧化晶圓12繼續進行隨后的工藝流程，從而形成所需的半導體器件；而虛設晶圓10由于保護膜13的保護，并未被氧化，可繼續使用。