本发明专利技术提供一种用于晶圆多晶硅膜生长过程中气体弥散装置及生长工艺，装置包括：主进气管(3)，中心管，补偿进气管，上述三根管的两端部分别连通，连通后的一端接主进气口(1)，另一端接次进气口(2)，主进气管上等距分布着主进气孔，所述的补偿进气管为变径管，其中一段为主补偿进气管(4)，一端为次补偿进气管(5)，主补偿进气管上设有等距分布的主补偿进气孔，次补偿进气管上设有等距分布的次补偿进气孔。生产工艺中，系将承载硅片的石英舟放入装有本发明专利技术装置的炉腔内，通过三个不同尺寸的进气管及上面分布的不同距离和孔尺寸的大小来控制气体的流量和流速，从在反应腔体内形成一个稳定的气体模型。本发明专利技术优点：比原来温度梯度生长膜质质量会大幅提升，工艺控制简单，成本降低，生长成本降低20％以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶圆多晶硅膜生长过程中气体弥散装置及生长工艺
技术介绍
随着国内集成电路产业的迅速发展，硅衬底材料的需求量也越来越大，质量要求越来越严格，特别是对硅衬底材料正表面做IC器件需要形成一个洁净区，为了达到这个目的，引入了吸杂工艺，传统的工艺分为内吸杂和外吸杂两种，但是此两种方法都不好控制，随着人们对吸杂不断研究，最后专利技术了增强型吸杂，即在硅衬底材料的背面生长一层多晶硅，这样当两种热胀冷缩系数的不同物质联在一起，通常由于热胀冷缩系数的不同两种材料的表面都会受到一定应力的作用。按照晶体内部的缺陷的形成机理，晶体内部的缺陷将向应力富集的区域集中，以缓解.降低应力场，缺陷集中的结果是硅片表面的缺陷向硅片的背面集中，在晶体缺陷发生变化的同时硅衬底材料的氧原子和金属也会像晶体外的气相扩散，由于娃片的表面的氧原子和金属最容易扩散到娃片所在的环境的气相中去，娃片的表面层将出现洁净区，从而达到吸杂的目的。综上多晶硅吸杂效果较好，引进多晶吸杂工艺的同时，多晶的生长也成为一个不断研究的课题，现在比较常用的就是LPCVD的方式进行生长，一般采用水平卧式炉，但是在生长过程中，传统的方式是采用炉口一端进气的方式，这样工艺气体硅烷进入炉内会逐渐减小，造成进气端和出气端生长的膜厚差异较大，不能满足工艺要求，为了达到相同的膜厚，人们们采取了很多办法，比如设定温度梯度，这样生长出来的多晶膜虽然厚度可以一致，但是膜的均匀性和吸杂能力有所不同，造成产品质量不一致，后来又采取了三段进气的方式，虽然可以解决温度梯度和膜质问题，但是设备改造和增加流量计成本以及安装维护较为复杂，而且三个流量工艺调整也相对复杂，加工成本极高。因此有必要提供一种气体弥散装置及生长工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于晶圆多晶硅膜生长过程中气体弥散装置及生长工艺，该工艺、装置简单，改造安装方便，工艺控制简单，工作效率高，加工成本低，多晶硅膜质质量均匀一致。为实现上述目的，本专利技术采取以下设计方案:这种用于晶圆多晶硅膜生长过程中的气体弥散装置，它包括:主进气管，中心管，补偿进气管，上述三根管的两端部分别连通，连通后的一端接主进气口，另一端接次进气口，主进气管上等距分布着主进气孔，补偿进气管为变径管，一段为主补偿进气管，一端为次补偿进气管，主补偿进气管上有等距分布着主补偿进气孔，次补偿进气管上有等距分布着的次补偿进气孔。这种利用气体弥散装置的晶圆多晶硅膜生长工艺包括以下几个步骤:把本专利技术的气体弥散装置装载在水平炉上；采用倒片机把硅片导入石英舟上，并把装有硅片石英舟放入硅片装载装置上；将沉积腔体设定好固定的温度和压力；设定好MFCl、MFC2硅烷流量(两端分别接硅烷MFCl、硅烷MFC2);开启硅烷流量，气体沿本装置设计流量进入生长腔体进行多晶膜生长；根据膜厚要求计算好生长时间，时间到达后关闭硅烷，进行腔体净化；取出硅片，进行表面检测、膜厚测试，根据SEMI标准计算片内和片间均匀性；取出I片进行腐蚀测试表面净区深度。本专利技术弥散装置将按固定的气流模型将工艺气体硅烷输送到反应腔内完成多晶硅膜的生长。本专利技术优点是:在水平炉内设置了一个简单的气体弥散装置，安装改造简单，只需放在炉内，两端进气，可以达到恒温生长，同时工艺调整简单，同时节省了一个硅烷MFC (成本很高而且需要定期维护)，经过测试，通过此装置生产出膜质吸杂性能非常好，在生长8000埃时正面可以形成80微米的洁净区；而且每炉100片片内和片间均匀性均小于2%(客户要求10%)，同时计算单片生长成本降低了 20%以上，真正达到了工艺简化、质量提升和成本降低的目的。附图说明图1:本专利技术的晶硅膜生长工艺流程2:本气体弥散装置在LPCVD水平卧式炉内安装位置示意3:本专利技术气体弥散装置的主视4:图3的左视5:本专利技术气体弥散装置的简单结构1、图2、图3、图4、图5中，1、主进气口，2次进气口，3主进气管，4主补偿进气管，一端为次补偿进气管5，6为加固棒(加固棒就是实心石英棒)，A为本装置，T为腔体内温度，P为腔体内生长压力，F为硅片承载装置。具体实施例方式如图1、图2、图3、图4、图5所示，这种用于晶圆多晶硅膜生长过程中的气体弥散装置，它包括:主进气管3，中心管，补偿进气管，上述三根管的两端部分别连通，连通后的一端接主进气口 1，另一端接次进气口 2，主进气管上等距分布着主进气孔，所述的补偿进气管为变径管，其中一段为主补偿进气管4，一端为次补偿进气管5，主补偿进气管上设有等距分布的主补偿进气孔，次补偿进气管上设有等距分布的次补偿进气孔。本装置总长度I为2250-2255mm ;本装置材质为电子级石英材料,所用材料壁厚为1.5mm主进气口长度a为148-152_，内径07为7_，次进气口长度b为198-202_，内径05为6mm.主进气管长度h为1900-1910mm,内径06为5_6mm ;上面分布着等距的主进气孔，主进气孔间距g为110-120mm，主进气孔直径O I为2.4-2.6mm主补偿进气管长度f为1055-1065mm,内径04为14_16mm ;上面分布着等距的主补偿进气进气孔，主 补偿进气孔间距e为90-100mm，补偿进气进气孔孔直径02为4.9-5.1mm.次补偿进气管长度y为980-990mm,内径C>8为5_6mm ;上面分布着等距的次补偿进气孔，次补偿进气孔间距m为50-60mm,补偿进气进气孔直径C>3为1.4-1.6mm。从主进气口端开始到第一个主补偿进气孔的距离c为510-530mm.:从第一个主补偿进气孔到第一个次补偿进气孔的距离d为1070-1080mm，从主进气口端开始到第一个主进气孔的距离k为450-470mm.主进气口与主进气管连接处弧度Rl为14-15_，主进气口与主补偿进气管连接处弧度R2为16-17mm，次进气孔与主进气管连接处弧度R4为14_15mm，次进气口与次补偿进气管连接弧度R3为14-15mm。实施例1参阅图1 图5所示，本专利技术生长多晶硅膜方法包括如下步骤:首先在水平炉上安装好本装置；首先用100片4英寸硅片生长一炉，采用理片机将硅片理好，硅片参考面向上；用倒片机将硅片导入石英舟。将4个石英舟共100片产品片放入水平炉内，调整硅烷MFCl流量为75-80SCCM，硅烷MFC2流量为35-40SCCM,生长温度为650度，沉积压力为450MT，进行生长，生长时间为60分钟，生长后取出硅片，测试膜厚为5540埃，片内均匀性为0.56% (要求10 % )，100片片间均匀性为1.34% (要求10% )，取出一片腐蚀后用显微镜观察洁净区为75微米(要求30微米)，完全满足IC加工要求。(本次提及的均匀性测试完全按SEMI标准)实施例2参阅图1 图5所示，本专利技术生长多晶硅膜方法包括如下步骤:首先在水平炉上安装好本装置；首先用100片6英寸硅片生长一炉，采用理片机将硅片理 好，硅片参考面向上；用倒片机将硅片导入石英舟。将4个石英舟共100片产品片放入水平炉内，调整硅烷MFCl流量为75-80SCCM，硅烷MFC2流量为35-40SCCM，生长温度为650度，沉寂压力为450MT，进行生长，生长时间为60分钟，生长后取出硅片，测试膜厚为5552埃，片本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于晶圆多晶硅膜生长过程中气体弥散装置，其特征在于：它包括：主进气管(3)，中心管，补偿进气管，上述三根管的两端部分别连通，连通后的一端接主进气口(1)，另一端接次进气口(2)，主进气管上等距分布着主进气孔，所述的补偿进气管为变径管，其中一段为主补偿进气管(4)，一端为次补偿进气管(5)，主补偿进气管上设有等距分布的主补偿进气孔，次补偿进气管上设有等距分布的次补偿进气孔。
【技术特征摘要】
1.一种用于晶圆多晶硅膜生长过程中气体弥散装置，其特征在于:它包括:主进气管(3)，中心管，补偿进气管，上述三根管的两端部分别连通，连通后的一端接主进气口(I)，另一端接次进气口(2)，主进气管上等距分布着主进气孔，所述的补偿进气管为变径管，其中一段为主补偿进气管(4)，一端为次补偿进气管(5)，主补偿进气管上设有等距分布的主补偿进气孔，次补偿进气管上设有等距分布的次补偿进气孔。2.根据权利要求1所述用于晶圆多晶硅膜生长过程中气体弥散装置，其特征在于:本装置总长度I为2250-2255mm ;本装置材质为电子级石英材料，所用材料壁厚为1.5mm。3.根据权利要求1所述用于晶圆多晶硅膜生长过程中气体弥散装置，其特征在于:主进气口长度a为148-152mm，内径O 7为7mm，次进气口长度b为198_202臟，内径O 5为6mm.主进气管长度h为1900-1910mm,内径06为5_6mm ;上面分布着等距的主进气孔,主进气孔间距为110-120mm，主进气孔直径O I为2.4-2.6mm。4.根据权利要求1所述用于晶圆多晶硅膜生长过程中气体弥散装置，其特征在于:主补偿进气管长度f为1055-1065mm,内径C>4为14_16mm ;上面分布着等距的主补偿进气进气孔，主补偿进气孔间距e为90-100mm，补偿进气进气孔孔直径02为4.9-5.1mm.5.根据权利要求1所述用于晶圆多晶硅膜生长过程中气体弥散装置，其特征在于:次补偿进气管长度I为980-990mm，内径08为5_6mm ;上面分布着等距的次补偿进气孔，次补偿进气孔间距m为50-60mm,补偿进气进气孔直径C>3为1.4-1.6mm。...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐继平，王海涛，刘斌，李耀东，宁永铎，边永智，孙洪波，鲁进军，
申请(专利权)人：有研半导体材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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