[發明專利]氧化硅薄膜制備方法、氧化膜厚度控制裝置及氧化爐

有效

• 申請號: 201410083757.1
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103811335A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 徐興國;張凌越
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/316
• 分類號: H01L21/316;H01L21/67
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種氧化硅薄膜制備方法氧化膜厚度控制裝置及氧化爐。

背景技術

熱氧化工藝是半導體工藝中最重要的氧化工藝之一。熱氧化法的生長機制是硅在氧氣或水氣的外界下，進行熱氧化，其化學反應式為：

Si(固體)+O₂(氣體)→SiO₂(固體)????????????（1）

Si(固體)+2H₂O(氣體)→SiO₂(固體)+2H₂(氣體)（2）

熱氧化工藝通常采用熱氧化爐進行。常用的熱氧化爐包括：反應腔，適于為熱氧化反應提供平臺；與反應腔連通的氣源，適于為反應腔提供反應氣體；加熱反應腔的加熱器。

對硅片采用熱氧化工藝包括如下步驟：加熱器對所述反應腔加熱使得所述反應腔升至熱氧化反應溫度；所述氣源向所述反應腔通入反應氣體；將硅片載入所述反應腔中進行反應，使硅片在所述反應腔中進行預定時間的熱氧化反應直至生長目標厚度的氧化硅薄膜。

但是，采用現有技術的熱氧化工藝對不同批次的硅片生長氧化硅薄膜時，厚度不均一，不同批次硅片上的氧化硅薄膜厚度差異大。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種不同批次硅片生長氧化硅薄膜厚度差異小的氧化硅薄膜制備方法、氧化膜厚度控制裝置及氧化爐。

為解決上述問題，本發明提供一種氧化硅薄膜制備方法，包括：提供熱氧化爐，所述熱氧化爐適于在硅片上生長若干批次的氧化硅薄膜，所述氧化硅薄膜具有相同的目標厚度，且生長不同批次的氧化硅薄膜時，熱氧化爐的熱氧化反應氣壓不同；獲取熱氧化爐基于不同熱氧化反應氣壓下，氧化硅薄膜厚度與熱氧化反應時間、熱氧化反應溫度、熱氧化反應氣體流量關系曲線的一種或多種；在采用所述熱氧化爐生長所述氧化硅薄膜時，根據獲取的外界氣壓和所述關系曲線，調節所述熱氧化反應時間、熱氧化反應溫度、熱氧化反應氣體流量中的一種或多種工藝參數以平衡不同批次的熱氧化反應氣壓的波動。

可選的，還包括：基于待生長之前批次對待生長批次的熱氧化反應氣壓的影響，調節所述熱氧化反應時間、熱氧化反應溫度、熱氧化反應氣體流量中的一種或多種工藝參數以平衡不同批次的熱氧化反應氣壓的波動。

可選的，基于待生長之前批次對待生長批次的熱氧化反應氣壓的影響，調節所述熱氧化反應時間、熱氧化反應溫度、熱氧化反應氣體流量中的一種或多種工藝參數以平衡不同批次的熱氧化反應氣壓的波動包括：獲取氧化爐熱氧化反應氣壓波動區間；將所述波動區間劃分為若干子區間；根據所述子區間確定與所述子區間對應的熱氧化反應時間、熱氧化反應溫度、熱氧化反應氣體流量；獲取待生長批次的熱氧化校正反應氣壓；根據與所述熱氧化校正反應氣壓對應的子區間，選擇與所述子區間對應的熱氧化反應時間、熱氧化反應溫度、熱氧化反應氣體流量；并將所述對應的熱氧化反應時間、熱氧化反應溫度、熱氧化反應氣體流量作為待生長批次的熱氧化工藝條件。

可選的，所述熱氧化校正反應氣壓的獲取方法為：Atm_Revise=Atm_Actual-(THK_-1×R_-1+THK_-2×R_-2+THK_-3×R_-3-Target)/C；其中，Atm_Revise為熱氧化校正反應氣壓；Atm_Actual為所述熱氧化外界氣壓；THK_-1、THK_-2、THK_-3分別為待生長批次的前一批次、前二批次、前三批次硅片的氧化硅薄膜厚度；Target為目標厚度；R_-1、R_-2、R_-3分別為待生長批次的前一批次、前二批次、前三批次硅片對待生長批次的影響因子，C為氣壓與氧化硅薄膜厚度關聯系數。

可選的，R_-1＞R_-2＞R_-3。

可選的，0.4≤R_-1≤0.6，0.2≤R_-2≤0.4，0.1≤R_-3≤0.3。