[實用新型]一種可提升氧化爐爐口硅片氧化膜厚均勻性的裝置

有效

• 申請號: 201821729265.5
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN209150054U
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 田杰成;陳益民
• 申請（專利權）人: 湖南艾科威智能裝備有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 長沙心智力知識產權代理事務所(普通合伙) 43233
• 代理人: 謝如意

本實用新型公開了一種可提升氧化爐爐口硅片氧化膜厚均勻性的裝置，包括石英爐門和連接著石英爐門用于硅片氧化的石英管，位于所述石英管管口位置分別設有石英管測壓口和補氣進氣口，所述石英管測壓口和補氣進氣口之間連接有進量控制系統；所述進量控制系統包括壓力控制儀和流量控制閥，所述石英管測壓口實時監測氧化爐反應中石英管管口的壓力，并通過所述壓力控制儀結合流量控制閥對所述補氣進氣口補氣進氣量進行實時控制，本實用新型可以實現氧化爐反應管口的壓力穩定，可提升氧化爐反應管特別是反應管口位置的氧化膜厚均勻性，同時具有易實現、操作簡便等優點。

技術領域

本實用新型涉及電子半導體工藝生產專用裝備領域，具體為一種可提升氧化爐爐口硅片氧化膜厚均勻性的裝置。

背景技術

在電子半導體集成電路工藝中，氧化是必不可少的一項工藝技術。自從早期人們發現硼、磷、砷、銻等雜質元素在SiO2的擴散速度比Si中的擴散速度慢得多，SiO₂膜就被大量用在器件生產中作為選擇擴散的掩模，并促進了硅平面工藝的出現。同時在Si表面生長的SiO₂膜不但能與Si有著良好的附著性，而且具有非常穩定的化學性質和電絕緣性能，因此SiO₂膜在集成電路中起著極其重要的作用。SiO₂膜常用于表面鈍化、摻雜阻擋層、表面絕緣體、器件絕緣體、緩沖層、隔離層等。在半導體器件的生產中常采用的SiO₂膜生產方法有熱生長法、化學氣相沉積法、陰極濺射法、真空蒸發法、外延生產法等。選擇何種方法來生長SiO₂膜與器件的性能有很大的關系，其中，目前最為普遍的方法是采用熱生長法，由氧化爐實現SiO₂膜的生長。

氧化爐制備SiO₂膜的過程是Si的一個表面過程，即在氧化爐反應管的高溫環境中放入Si，再通入工藝氣體O₂，與Si原子反應在表面進行反應生產SiO₂膜，反應溫度越高、時間越長，生長的SiO₂膜厚度越厚。SiO₂膜厚度及均勻性對器件性能有重要影響，SiO₂膜均勻是器件性能的重要保證。隨著電子半導體器件的發展，對SiO₂膜厚均勻性的要求越來越高。

SiO₂膜厚度均勻性的最主要的影響因素是溫度和O₂量，溫度越高、O₂量越大，SiO₂膜厚度越厚，隨著對SiO₂膜厚度均勻性的要求越來越高，對相應設備——氧化爐溫控的設備的要求也越來高。氧化爐主要從以下兩個方面提升改善氧化均勻性，一是提高氧化爐溫控精度，減少爐內的溫度偏差；二是提高氧化反應管內氧氣氣氛的均勻性。

但是，現有的硅片氧化爐存在以下缺陷：

目前氧化爐主要從提高氧化爐溫控精度方面，減少爐內的溫度偏差，提高氧化SiO₂膜厚度均勻性，而對于應管內氧氣氣氛的均勻性的措施較少。在實際使用中，氧化爐反應管內氧氣氣氛的均勻性影響很大，工藝過程中，在石英管尾部設有工藝氣體進氣管，在管口附近廢氣排氣管直接與工廠外圍排風相相連接，工廠外圍排風大小必須達到合適的數值，如排風太大，會使管口O₂來不及與Si反應而被抽排走，使爐口硅片的SiO₂膜厚度變薄。而如果如果如排風太小，使管口O₂聚集，與Si反應的O₂多，使爐口硅片的SiO₂膜厚度變厚。所以往往在氣排氣管設置有手動風閥裝置以控制排氣量的大小。而實際使用中，工廠外圍排風難免存在波動現象，使得爐口硅片的SiO₂膜厚度偏厚或偏薄，影響了SiO₂膜厚均勻性，使得爐口SiO₂膜厚度的均勻性成為氧化爐工藝的瓶頸，影響了半導體器件的性能，嚴重時甚至導致器件報廢。

發明內容