[發明專利]一種提高外延機臺產能的裝置與方法

有效

• 申請號: 201410440501.1
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104332429B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 曹威;江潤峰
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 吳俊

本發明涉及集成電路技術領域，尤其是涉及到一種提高外延機臺產能的裝置與方法，通過在外延腔體中設置第一基座、第二基座、第三基座和第四基座，硅片在基座中同時進行傳入與傳出，極大減少了硅片的停留時間，本發明可以有效的提高外延工藝的生產效率，提高產能，另一方面也保正了外延膜淀積的高標準要求。

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，尤其是涉及到一種提高外延機臺產能的裝置與方法。

背景技術

隨著半導體集成度的越來越高，根據摩爾定律，集成電路的特征尺寸每18個月份將會降低30％，且集成度將會增加一倍，與此同時應用在半導體集成電路制造上的外延工藝(Epitaxy，簡稱Epi)的要求也越來越高。

外延工藝是指在單晶襯底上生長一層跟襯底具有相同晶格排列的單晶材料，外延膜可以是同質外延膜(Si/Si)，也可以是異質外延膜(SiGe/Si或SiC/Si等)；同樣實現淀積外延膜也有很多方法，包括分子束外延(Molecular Beam Epitaxy，簡稱MBE)，超高真空化學氣相沉積(Ultra-high Vacuum Chemical Vapor Deposition，簡稱UHVCVD)，常壓(Atmospheric Pressure，簡稱ATMP)及減壓(Relief Pressure，簡稱RP)外延等等。其中，根據淀積外延膜的方法可以將外延工藝分為兩大類(如下表1所示)：全外延(Blanket Epi)和選擇性外延(Selective Epi,簡稱SEG)，同時工藝氣體中常用三種含硅氣體源：硅烷(SiH₄)，二氯硅烷(SiH₂Cl₂，簡稱DCS)和三氯硅烷(SiHCl₃，簡稱TCS)；某些特殊外延工藝中還要用到含Ge和C的氣體鍺烷(GeH₄)和甲基硅烷(SiH₃CH₃)。選擇性外延工藝中還需要用到刻蝕性氣體氯化氫(HCl)，且反應中的載氣一般選用氫氣(H₂)。

表1：外延工藝的分類及反應氣體源

傳統的外延工藝，首先根據需要實現的工藝結果對硅片進行預處理，包括去除表面的自然氧化層及硅片表面的雜質，對于重摻雜襯底硅片則必須考慮是否需要背封(Backseal)以減少后續外延生長過程中的自摻雜；然后在外延工藝過程中需要對程式進行優化，如今先進的外延設備一般為單片反應腔，能在100秒之內將硅片加熱到1100℃以上，利用先進的溫度探測裝置能將工藝溫度偏差控制在2度以內，反應氣體則可通過質量流量計(Mass Flowmeter Count，簡稱MFC)來使得流量得到精準控制。在進行外延膜淀積之前一般都需要H₂烘烤(Bake)這一步，其目的在于原位(In-situ)去除硅片表面的自然氧化層和其他雜質，為后續的外延沉積準備出潔凈的硅表面狀態；最后在外延工藝完成以后需要對性能指標進行評估，簡單的性能指標包括外延層厚度和電特性參數,片內厚度及電特性均勻度(Uniformity)、片與片間的重復性(Repeatability)、雜質顆粒(Particle)數目以及污染(Contamination)。