专利名称：掺杂气体供应设备以及掺杂气体供应方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种在外延膜生长工艺中使用的掺杂气体供应设备以及掺杂气体供应方法。
背景技术：
近年来，集成电路(IC)制造公司所采用的硅外延膜技术正逐步发展。硅外延膜技术的发展极大地归功于被广泛使用的硅外延制造技术的进步。硅外延膜的一个关键特性就是薄膜电阻率或者掺杂浓度。各种功率MOSFET (金属-氧化层-半导体-场效晶体管)器件在额定电压方面的性能取决于外延膜掺杂以及厚度。对于许多工艺以及器件开发人员来说，找到最佳掺杂水平、以及选择掺杂类型总是最具有挑战性。用于不同功率器件的不同生产线通常在外延膜厚度和电阻率水平上所有不同。因此，对于工艺开发人员来说，及时地为不同的工艺提供充足的选择或者灵活性是必须的，而且这对于新产品快速地进入市场并保持竞争力来说也是至关重要的。在开发阶段，需要进行大量实验来获取所期望的掺杂和/或电阻率曲线、以及与目标厚度相对应的浓度水平，从而实现期望的器件性能。由此可能存在的限制及困难在于错误的掺杂类型和/或错误的掺杂浓度。尤其是，对于已经设计好的新产品开发和/或引入计划中，这会造成很严重的问题。因此，希望提出一种能够获得较宽范围的外延膜电阻率调节能力的技术方案。
发明内容
本发明的一个目的是通过定制设备气体供应线路配置来提供一种能够获得较宽范围的外延膜电阻率调节能力的技术方案。根据本发明的第一方面，提供了一种掺杂气体供应设备，其包括第一掺杂气体源；第二掺杂气体源；第一气体切换装置，其输入端连接至所述第一掺杂气体源以及所述第二掺杂气体源，以便接通所述第一掺杂气体源和/或所述第二掺杂气体源；以及第一气体质量流速控制器，其连接至所述第一气体切换装置的输出端。根据本发明的第一方面，通过提供气体切换装置，可实现大范围的掺杂物浓度变化，以用于实现利用单个设备来完成外延膜电阻率调节或优化；即，能够获得较宽范围的外延膜电阻率调节能力。在上述掺杂气体供应设备中，所述掺杂气体供应设备还包括第一氢气源；与所述第一氢气源相连的第二气体质量流速控制器；以及第一混合器，其连接至所述第一气体质量流速控制器的输出端以及所述第二气体质量流速控制器的输出端。在上述掺杂气体供应设备中，所述掺杂气体供应设备还包括第二氢气源，其与所述第一气体切换装置的输入端相连，用于当所述第一气体切换装置在不同掺杂气体之间切换时清理所述第一气体切换装置。在上述掺杂气体供应设备中，所述第一气体切换装置包括气体安全检测器，用于检测所述第一气体切换装置的漏气。在上述掺杂气体供应设备中，所述第一气体切换装置包括检查阀门，其被布置在气流方向上，以防止气体朝向气体供应源的回流。根据本发明的第二方面，提供了一种掺杂气体供应方法，所述掺杂气体供应方法包括步骤提供第一掺杂气体源；提供第二掺杂气体源；提供第一气体切换装置，并且将其输入端连接至所述第一掺杂气体源以及所述第二掺杂气体源，以便接通所述第一掺杂气体源和/或所述第二掺杂气体源；以及提供第一气体质量流速控制器，并且将其连接至所述第一气体切换装置的输出端。在上述掺杂气体供应方法中，所述掺杂气体供应方法还包括步骤提供第一氢气源；提供与所述第一氢气源相连的第二气体质量流速控制器；以及提供第一混合器，并且将其连接至所述第一气体质量流速控制器的输出端以及所述第二气体质量流速控制器的输出端。在上述掺杂气体供应方法中，所述掺杂气体供应方法还包括步骤提供第二氢气源，并且将其与所述第一气体切换装置的输入端相连，用于当所述第一气体切换装置在不同掺杂气体之间切换时清理所述第一气体切换装置。在上述掺杂气体供应方法中，所述掺杂气体供应方法还包括步骤提供气体安全检测器，以检测所述第一气体切换装置的漏气。在上述掺杂气体供应方法中，所述掺杂气体供应方法还包括步骤提供检查阀门， 并且将其被布置在气流方向上，以防止气体朝向气体供应源的回流。本领域技术人员可以理解的是，本发明的第二方面与本发明第一方面对应，同样可以实现根据本发明第一方面的设备所实现的有益效果。
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图1示出了根据现有技术的掺杂气体供应设备的示意图。图2示出了根据本发明实施例的掺杂气体供应设备的示意图。图3示出了根据本发明另一实施例的掺杂气体供应设备的示意图。需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。
具体实施例方式为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。一般，单晶圆外延工艺反应器通常具备一个混合掺杂能力的设备，使得能够直接连接至来自设备气体面板的掺杂源供应线路。用户可以购买另一具有混合能力的设备，以便可以选择具有可控稀释度的另一掺杂源类型。混合能力确保了用户可以通过以同样与混合器设备相连接的氢气(H2)进行进一步稀释，来调节外延膜的掺杂水平。掺杂物和氢气两者的气体流速都是由气体质量流速控制器(MFC)通过工艺参数设置点来控制的。这是掺杂源的一种缺省配置类型。设备制造商提供的掺杂源的另一种缺省配置类型是，使得直接掺杂注入线路不具备与主要工艺集合管相连的稀释能力。图1示出了根据现有技术的掺杂气体供应设备的示意图。如图所示，第一气体质量流速控制器MFCl控制第一掺杂气体，第二气体质量流速控制器MFC2控制氢气，随后第一掺杂气体和氢气在第一混合器中混合。另一方面，第三气体质量流速控制器MFC3控制氢气，第四气体质量流速控制器MFC4控制第二掺杂气体，随后第二掺杂气体和氢气在第二混合器中混合。最后，第一混合器混合后的气体与第二混合器混合后的气体被一起提供用于工艺加工(如图中箭头所示)。图2示出了根据本发明实施例的掺杂气体供应设备的示意图。本发明的实施例采用了安装在掺杂源供应线路和混合掺杂物注入线路的入口连接器之间的两个气体切换装置。气体切换装置中容纳有气体供应线路的互连结构，并且其中配置有用于在不同的掺杂气体供应线路之间切换的切换单元(未示出)，例如开关或者阀门。如图2所示，第一掺杂气体与第二掺杂气体均连接至第一气体切换装置，从而可按需接通所需气体(第一掺杂气体和/或第二掺杂气体)。第一气体切换装置随后连接至第一气体质量流速控制器MFCl以控制流经第一气体切换装置的气体的质量流速。随后，流经第一气体质量流速控制器MFCl的气体在第一混合器处与流经第二气体质量流速控制器 MFC2的氢气结合。类似的，第三掺杂气体与第四掺杂气体均连接至第二气体切换装置，从而可按需接通所需气体(第三掺杂气体和/或第四掺杂气体)。第二气体切换装置随后连接至第四气体质量流速控制器MFC4以控制流经第二气体切换装置的气体的质量流速。随后，流经第四气体质量流速控制器MFC4的气体在第二混合器处与流经第三气体质量流速控制器MFC3 的氢气结合。最后，第一混合器混合后的气体与第二混合器混合后的气体被一起提供用于工艺加工(如图中箭头所示)，例如用于CVD(化学气相沉积)工艺。其中，各种掺杂气体可以是但不限于是，例如具有特定浓度的PH3、AsH3、或IH9等。进一步地，在上述实施例的有利改进中，这些气体切换装置中还配置有防气体泄漏检测器以及检查阀门，检查阀门被恰当地放置在气流方向上，以防止朝向气体供应源的任何回流。可选地，在本发明的另一具体实施例中，第一气体切换装置和/或第二气体切换装置还可连接另一氢气(H2)供应线路，其连接在不同的掺杂气体供应线路之间。所述另一氢气氢气供应线路用于在这些不同的掺杂气体供应线路之间进行切换时清理混合掺杂线路。图3示出了根据本发明的该另一实施例的掺杂气体供应设备的示意图。可以看出，第一气体切换装置和第二气体切换装置均连接至氢气源。并且，本领域技术人员可以理解的是， 在没有特殊的工艺要求的情况下，与第一气体切换装置连接的的氢气源、与第二气体切换装置连接的氢气源以及与第三气体质量流速控制器MFC3和第四气体质量流速控制器MFC4 连接的氢气源中的两个或者全部可以是同一氢气源，当然它们也可以是不同的氢气源。可以看出，通过采用气体切换装置，可通过工艺参数设置来直接稀释多余两个的掺杂源。在实施例的一个示例中，可使用多种掺杂类型，并采用两个气体切换装置(第一气体切换装置以及第二气体切换装置)、以及两种不同的混合掺杂物气体质量流速控制器大小(第一混合掺杂物气体质量流速控制器大小以及第二混合掺杂物气体质量流速控制器大小)。从而，在该示例中，一种掺杂类型可能具有相对更宽范围的浓度稀释。并且，可以假设第二混合掺杂物气体质量流速控制器大小是第一混合掺杂物气体质量流速控制器的大小1. 5倍；假设混合掺杂物气体质量流速控制器的总体大小为A ；假设混合掺杂物比为；假设氢气稀释气体质量流速控制器的总体大小为C ；假设掺杂物浓度为D ；假设掺杂物注入设置参数大小为E。则有第一混合掺杂物流速为
权利要求
1.一种掺杂气体供应设备，其特征在于，包括第一掺杂气体源；第二掺杂气体源；第一气体切换装置，其输入端连接至所述第一掺杂气体源以及所述第二掺杂气体源， 以便接通所述第一掺杂气体源和/或所述第二掺杂气体源；以及第一气体质量流速控制器，其连接至所述第一气体切换装置的输出端。
2.根据权利要求1所述的掺杂气体供应设备，其特征在于，所述掺杂气体供应设备还包括第一氢气源；与所述第一氢气源相连的第二气体质量流速控制器；以及第一混合器，其连接至所述第一气体质量流速控制器的输出端以及所述第二气体质量流速控制器的输出端。
3.根据权利要求1或2所述的掺杂气体供应设备，其特征在于，所述掺杂气体供应设备还包括第二氢气源，其与所述第一气体切换装置的输入端相连，用于当所述第一气体切换装置在不同掺杂气体之间切换时清理所述第一气体切换装置。
4.根据权利要求1或2所述的掺杂气体供应设备，其特征在于，所述第一气体切换装置包括气体安全检测器，用于检测所述第一气体切换装置的漏气。
5.根据权利要求1或2所述的掺杂气体供应设备，其特征在于，所述第一气体切换装置包括检查阀门，其被布置在气流方向上，以防止气体朝向气体供应源的回流。
6.一种掺杂气体供应方法，其特征在于，所述掺杂气体供应方法包括步骤提供第一掺杂气体源；提供第二掺杂气体源；提供第一气体切换装置，并且将其输入端连接至所述第一掺杂气体源以及所述第二掺杂气体源，以便接通所述第一掺杂气体源和/或所述第二掺杂气体源；以及提供第一气体质量流速控制器，并且将其连接至所述第一气体切换装置的输出端。
7.根据权利要求6所述的掺杂气体供应方法，其特征在于，所述掺杂气体供应方法还包括步骤提供第一氢气源；提供与所述第一氢气源相连的第二气体质量流速控制器；以及提供第一混合器，并且将其连接至所述第一气体质量流速控制器的输出端以及所述第二气体质量流速控制器的输出端。
8.根据权利要求6或7所述的掺杂气体供应方法，其特征在于，所述掺杂气体供应方法还包括步骤提供第二氢气源，并且将其与所述第一气体切换装置的输入端相连，用于当所述第一气体切换装置在不同掺杂气体之间切换时清理所述第一气体切换装置。
9.根据权利要求6或7所述的掺杂气体供应方法，其特征在于，所述掺杂气体供应方法还包括步骤提供气体安全检测器，以检测所述第一气体切换装置的漏气。
10.根据权利要求6或7所述的掺杂气体供应方法，其特征在于，所述掺杂气体供应方法还包括步骤提供检查阀门，并且将其被布置在气流方向上，以防止气体朝向气体供应源的回流。
全文摘要
本发明提供了一种掺杂气体供应设备以及掺杂气体供应方法。根据本发明的掺杂气体供应设备包括第一掺杂气体源；第二掺杂气体源；第一气体切换装置，其输入端连接至所述第一掺杂气体源以及所述第二掺杂气体源，以便接通所述第一掺杂气体源和/或所述第二掺杂气体源；以及第一气体质量流速控制器，其连接至所述第一气体切换装置的输出端。根据本发明的掺杂气体供应设备以及掺杂气体供应方法能够获得较宽范围的外延膜电阻率调节能力。
文档编号C30B31/16GK102162138SQ201110009210
公开日2011年8月24日 申请日期2011年1月17日 优先权日2011年1月17日
发明者薛健, 黄锦才 申请人:上海宏力半导体制造有限公司