使用lpcvd工艺沉积薄膜的方法

专利名称：使用lpcvd工艺沉积薄膜的方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种提高使用LPCVD工艺沉积薄膜的方
法。
背景技术：
在半导体制造工艺中，为了设置分立器件和集成电路，需要在晶圆的衬底上沉积 不同种类的薄膜。而在各种沉积薄膜的方法中，低压化学气相沉积(LPCVD，Low Pressure Chemical Vapor Deposition)是一种常用的方法，已经被广泛地应用于各种薄膜的沉积工 艺中。以所需沉积的薄膜为侧墙结构为例，在现有技术中的侧墙二氧化硅(Spacer Silicon Oxide)、侧墙氮化硅(Spacer Silicon Nitride)沉积方法中，通常会使用上述的 LPCVD工艺，以在晶圆(Wafer)上沉积所需的侧墙结构，例如，具有氧化层-氮化层-氧化层 (0N0)三层结构的侧墙结构，或具有氧化层-氮化层(ON)两层结构的侧墙结构等。当通过 LPCVD工艺来沉积所需的薄膜(例如，侧墙结构)时，一般还需要使用相应的炉管，即LPCVD 炉管。图1为现有技术中的LPCVD炉管的剖面结构示意图。如图1所示，该LPCVD炉管 主要包括加热器(Heater)、由石英材料构成的反应腔(Quartztube)、底盖(Cap)以及晶舟 (Boat) ο其中，底盖和晶舟相连，并能在外界驱动系统(未图示)的驱动下带动晶舟上下移 动；晶舟用于装载硅片，通常，一次可装载100 150片硅片，如图1所示，每个格子上可放 置一片。当需要装载硅片时，底盖带动晶舟向下移动，离开反应腔，硅片装载完毕，底盖带动 晶舟向上移动，进入到反应腔内，并和反应腔一起构成密闭结构。另外，反应腔上设置有进 气口和出气口，用于输入反应所需气体和排出废气。加热器位于反应腔外，用于对反应腔进行加热。在大多数炉管的设计中，加热器的 主体部分呈现圆柱形状，并采用石棉等材料制成的顶盖封住顶部。通常，加热器的主体部分 的最外层由不锈钢材料制成，中间是一层绝热层，主要是为了防止反应腔内的温度向外扩 散，绝热层里面为加热电路，由环绕在绝热层内壁上的电阻丝等构成。其中，加热器可按照从上到下的顺序分为4或5个温区(Zone)，每个温区的加热 电路相互独立，互不干扰，分别用于对反应腔内的不同区域进行加热。如图2所示，图2为 现有技术中加热器的不同温区的示意图。假设共分为A、B、C、D、E 5个温区；而对于不同 的温区来说，加热电路是彼此独立的，因此各个温区的温度可以不相同。按照从上到下的 顺序，上述加热器的5个温区可分别称为上部(Top)温区(即图2中的A温区)、上中部 (Center-Top)温区(即图2中的B温区)、中部(Center)温区(即图2中的C温区)、中 下部(Center-Bottom)温区(即图2中的D温区)以及下部(Bottom)温区(即图2中的 E温区)；各个温区分别用于加热反应腔中相对应的上部区域、上中部区域、中部区域、中下 部区域以及下部区域等5个不同的区域；而当晶舟位于上述反应腔中被加热时，上述加热器的各个温区即分别用于加热该晶舟上相对应的上部区域、上中部区域、中部区域、中下部 区域以及下部区域等5个不同的区域。另外，通常每个温区均可设置一个温度控制器(图2中未示出)，以便系统根据需 要对每个温区的温度进行调整。在现有技术中，可使用上述的LPCVD炉管，并使用LPCVD工艺来沉积所需的薄膜。 图3为现有技术中使用LPCVD工艺沉积薄膜时的温度曲线示意图。如图3所示，一般来说， 现有技术中使用LPCVD工艺沉积薄膜的方法通常可简单地分为八个阶段，以下将对该八个 阶段进行详细的介绍。一、晶舟装载(boat load)阶段。在本阶段中，当需要装载晶圆时，炉管的底盖将带动晶舟向下移动，离开炉管的反 应腔；此时，可将所需处理的晶圆装载在晶舟上。当晶圆装载完成后，底盖可带动晶舟向上 移动，进入到反应腔内，并和反应腔一起构成密闭结构。在本阶段中，炉管的加热器中的各个温区的温度将逐步升高到预先确定的各个不 同的温度，然后保持恒定，如图3所示。其中，图3中的Qtll、Qtl2、Q03、Q04和Q05分别表示加热 器中的下部温区、中下部温区、中部温区、上中部温区以及上部温区的温度曲线。因此，当晶 舟装载阶段完成时，上述各个温区的温度并不相同，各个温区的温度值按照各个温区的位 置从上到下的顺序依次减小。例如，上部温区的温度值大于下部温区的温度值。二、抽真空(pump down)阶段。在本阶段，将通过真空泵等设备(图2中未示出)对反应腔进行抽真空的操作，使 得反应腔内的气压降至预先确定的数值。在本阶段中，将维持各个温区的温度恒定不变，因此，各个温区的温度值仍然是按 照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小，如图3所示。三、检漏(leakcheck)阶段。在本阶段中，将对反应腔的气密性进行检测，以防止反应腔中产生漏气的现象。例 如，将反应腔中的气压降到确定的数值后，测量反应腔中的气压值，将该状态保持一段时间 (例如，1分钟)后，再次测量反应腔中的气压值。如果两次测量结果的差值小于预设的阈 值，则表示反应腔的气密性符合规定；否则，则表示反应腔的气密性不符合规定，从而不能 继续进入下一阶段的处理。在本阶段中，仍将维持各个温区的温度恒定不变，因此，各个温区的温度值仍然是 按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小，如图3所示。四、稳定(stabilize)阶段。在本阶段中，将通过相应的调节手段尽量维持反应腔内的气压和温度值恒定不 变，并将该状态保持一段时间，以利于进入下一阶段的处理。在本阶段中，仍将维持各个温 区的温度恒定不变，如图3所示。五、沉积(exposition)阶段。在本阶段中，将通过进气口向反应腔中通入相应的反应气体，利用高温使反应气 体与晶圆发生化学反应，从而在晶圆表面生长出所需的薄膜。在本阶段中，继续维持各个温区的温度恒定不变，因此，各个温区的温度值仍然是 按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小，如图3所示。
六、后清除(postpurge)阶段。在上述的沉积阶段中，反应腔中被通入了相应的反应气体。一般来说，上述的反应 气体通常都具有一定的毒性和腐蚀性，因此，在完成上述沉积工艺后，需要将反应腔中剩余 的反应气体排出反应腔中，以利于炉管本身的保养以及后续其它处理工艺的进行。因此，在 本阶段中，将通过相应的抽气装置(图2中未示出)将反应腔中剩余的反应气体通过出气 口排出反应腔。在本阶段中，仍将维持各个温区的温度恒定不变，因此，各个温区的温度值仍然是 按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小，如图3所示。七、返压(backfill)阶段。在本阶段中，将逐步把反应腔中的气压升高到与外界的大气压强相等，以利于将 晶舟移出反应腔。另外，在本阶段中，仍将维持各个温区的温度恒定不变，因此，各个温区的温度值 仍然是按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小，如图3所示。八、晶舟卸载(boat unload)阶段。在本阶段中，炉管的底盖将带动晶舟向下移动，使得该晶舟离开炉管的反应腔，从 而可将晶舟上的晶片卸载下来。在本阶段中，炉管的的加热器中的各个温区的温度将将从 不同的温度值逐步下降，直至达到预先确定的温度，以利于晶片的卸载，如图3所示。通过上述的八个阶段，即可在上述晶圆上沉积所需的薄膜。另外，在上述八个阶段 中，除了晶舟装载阶段和晶舟卸载阶段外，在其它的六个阶段中，炉管的反应腔中的温度是 维持不变的。在使用LPCVD工艺沉积薄膜时，通常都希望各个晶圆表面所沉积的薄膜的厚度比 较均勻，从而利于进行后续的工艺处理。但是，由于上述LPCVD炉管的晶舟一般均为塔式结 构(如图2所示)，且反应气体是由反应腔的底部通入，并在上升过程中即可在晶舟上的晶 圆表面上沉积薄膜。因此，晶舟的顶部的反应气体的浓度必然会小于晶舟底部的反应气体 的浓度。如果在温度相同的情况下，晶舟上部区域的晶圆上所沉积的薄膜的厚度必然会小 于晶舟下部区域的晶圆上所沉积的薄膜的厚度，从而使得同一批次的各个晶圆上所沉积的 薄膜的厚度不均勻。为了使得各个晶圆上所沉积的薄膜的厚度均勻，在现有技术中，一般可通过调整 不同温区的加热电路的功率的方式，使炉管中加热器的各个温区的温度按照从上到下的顺 序依次降低，从而使得晶舟的上部区域、上中部区域、中部区域、中下部区域和下部区域等5 个区域的温度依次降低，其中，晶舟下部区域的温度最低，而晶舟上部区域的温度最高。一 般来说，晶舟下部区域的温度与晶舟上部区域的温度的差值可达20摄氏度(°C )左右，如 图3所示。由于温度最高的晶舟上部区域的反应气体的浓度最低，而温度最低的晶舟下部 区域的反应气体的浓度最高，因此可使得各个晶圆上所沉积的薄膜的厚度比较均勻。另外，由于在使用LPCVD工艺沉积薄膜时气压较低，因此周边环境越稳定，则所沉 积的薄膜的质量就越高。所以，为了提高所沉积的薄膜的质量，在上述使用LPCVD工艺来 沉积所需的薄膜的过程中，在晶舟装载阶段中，反应腔中的各个温区的温度即开始逐步上 升，当完成晶舟装载阶段后，反应腔中的各个温区的温度即一直保持恒定不变；直至晶舟 卸载阶段开始后，反应腔中的各个温区的温度才开始逐步下降。由于晶舟上部区域在晶舟装载阶段将最先进入 反应腔，并最后退出反应腔，且在反应腔中处于温度最高的上部温区； 而晶舟下部区域在晶舟装载阶段将最后进入反应腔，并最先退出反应腔，且在反应腔中处 于温度最低的下部温区。所以，晶舟上部区域所装载的晶圆在整个工艺流程中的总热预算 (thermal budget)，即温度与时间的乘积，将大于晶舟下部区域所装载的晶圆在整个工艺 流程中的总热预算。也就是说，在现有技术中，在晶舟装载阶段完成后，晶舟卸载阶段开始之前，LPCVD 炉管的加热器中的各个温区的温度并不相同，各个温区的温度值是按照温区位置从上往下 的顺序依次减小的，从而使得晶舟上各个区域的温度也不相同，晶舟上部区域的温度要高 于晶舟下部区域的温度，因而使得晶舟上所装载的各个晶圆在整个工艺流程中的总热预算 也不相同。随着半导体制造工艺的发展，半导体元器件的关键尺寸(⑶)在日益减小，晶圆 之间的总热预算的差值的大小对于对该晶圆上的半导体元器件的电学性能的影响也越来 越大。例如，实验数据表明，在使用上述方法在晶圆上沉积所需的薄膜后，当对上述各个晶 圆进行晶圆电性测试(WAT，WaferAcc^ptance Test)时，如果各个晶圆之间的总热预算的 差值比较大，则上述各个晶圆的饱和电流(Idsat)的变化范围也将较大，从而对每个批次 (lots)的各个晶圆的电学性能的稳定性造成了很不利的影响，减小了所生产的半导体元器 件的良率，增加了制造成本。

发明内容
有鉴于此，本发明提供一种使用LPCVD工艺沉积薄膜的方法，从而减小在薄膜的 形成过程中装载在晶舟上的各个晶圆之间在整个工艺流程中的总热预算的差值，改善半导 体元器件的电学性能。根据上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种使用低压化学气相沉积工艺沉积薄膜的方法，该方法包括晶舟装载阶段、抽 真空阶段、检漏阶段、稳定阶段、沉积阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段；其中，在稳定阶段和沉积阶段中，维持炉管的加热器中的各个温区的温度不变，且各个 温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小；在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段 中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的各个温区的温度，以减小装载在晶舟的各个 区域中的各个晶圆之间的热预算的差值，或使得装载在晶舟的各个区域中的各个晶圆之间 的热预算按照各个区域的位置从下往上的顺序依次减小。所述在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载 阶段中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的各个温区的温度包括在晶舟装载阶段，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至同一个预定温 度值；在抽真空阶段，维持各个温区的温度不变；在检漏阶段，逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述各个温区的 温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小。所述在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的各个温区的温度包括在晶舟装载阶段，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至各个预设的温 度值，使得所述各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次增大；在抽真空阶段，维持各个温区的温度不变；在检漏阶段，逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述各个温区的 温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小。所述在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载 阶段中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的各个温区的温度包括在后清除阶段阶段，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至同一个预定 温度值；在返压阶段，维持各个温区的温度不变；在晶舟卸载阶段，逐步降低炉管的加热器中的各个温区的温度。所述在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载 阶段中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的各个温区的温度包括在后清除阶段阶段，逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述各个 温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次增大；在返压阶段，维持各个温区的温度不变；在晶舟卸载阶段，逐步降低炉管的加热器中的各个温区的温度。所述在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载 阶段中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的各个温区的温度包括在所述晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载 阶段中的任意一个阶段中，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至同一个预定温 度值；在预定的时间内，维持各个温区的温度不变；逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述各个温区的温度值按照各 个温区的位置从上到下的顺序依次减小。所述在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载 阶段中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的各个温区的温度包括在所述晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载 阶段中的任意一个阶段中，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至各个预设的温 度值，使得所述各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次增大；在预定的时间内，维持各个温区的温度不变；逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述各个温区的温度值按照各 个温区的位置从上到下的顺序依次减小。所述预定温度值的取值范围为684 688 °C。由上可知，本发明提供了一种使用LPCVD工艺沉积薄膜的方法，由于在该方法中， 通过在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段中的 至少一个阶段中，分别对炉管的加热器中的各个温区的温度进行了调整，从而有效地减小 了在薄膜的形成过程中装载在晶舟上的各个晶圆之间的热预算差值，改善了半导体元器件的电学性能，提高了所生产的半导体元器件的良率，降低了制造成本。


图1为现有技术中的LPCVD炉管的剖面结构示意图。
图2为现有技术中加热器的不同温区的示意图。
图3为现有技术中使用LPCVD工艺沉积薄膜时的温度曲线示意图。
图4为本发明中使用LPCVD工艺沉积薄膜的方法示意图。
图5为本发明中实施例一-的方法流程图。
图6为本发明中实施例一-中的温度曲线示意图。
图7为本发明中实施例二-的方法流程图。
图8为本发明中实施例二-中的温度曲线示意图。
图9为本发明中实施例三的方法流程图。
图10为本发明中实施例_三中的温度曲线示意图。
图11为本发明中实施例四的方法流程图。
图12为本发明中实施例四中的温度曲线示意图。
图13为本发明中实施例五的方法流程图。
图14为本发明中实施例六的方法流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举具体实施例并参照 附图，对本发明进行进一步详细的说明。在本发明的技术方案中，提出了一种使用LPCVD工艺沉积薄膜的方法。图4为本 发明中使用LPCVD工艺沉积薄膜的方法示意图。其中，在使用LPCVD工艺沉积薄膜时，也包 括如上所示的晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、稳定阶段、沉积阶段、后清除阶段、返 压阶段和晶舟卸载阶段等八个阶段；另外，本发明中所提供的使用LPCVD工艺沉积薄膜的 方法还包括如图4所示的如下步骤步骤401，在稳定阶段和沉积阶段中，维持炉管的加热器中的各个温区的温度不 变，且各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小。为了不降低所沉积的薄膜的质量，在本发明的实施例中，在稳定阶段和沉积阶段 中，仍然必须维持炉管的加热器中的各个温区的温度不变，且各个温区的温度值仍然按照 各个温区的位置从上到下的顺序依次减小，以利于沉积所需的薄膜。因此，在上述稳定阶段和沉积阶段中，晶舟上的各个区域中所装载的晶圆的热预 算必然是按照各个区域的位置从上往下的顺序依次减小，晶舟上部区域所装载的各个晶圆 的热预算必然将远大于晶舟下部区域所装载的各个晶圆的热预算。所以，在本发明的技术方案中，还需要通过如下所述的步骤402，减小在整个工艺 流程中装载在晶舟的各个区域中的各个晶圆之间的总热预算的差值。步骤402，在除稳定阶段和沉积阶段之外的至少一个其它阶段中，调整炉管的加热 器中的各个温区的温度。也就是说，在本步骤中，将在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的各个温区的温度， 以减小装载在晶舟的各个区域中的各个晶圆之间的热预算的差值，或使得装载在晶舟的各 个区域中的各个晶圆之间的热预算按照各个区域的位置从下往上的顺序依次减小，从而减 小在整个工艺流程中装载在晶舟的各个区域中的各个晶圆之间的总热预算的差值，以改善 半导体元器件的电学性能。另外，在本发明的实施例中，上述步骤401和步骤402可以同时执行，也可以分别 先后执行，因此两个步骤之间并没有确定的执行顺序。在本发明的实施例中，可以通过多种实施方式来实现上述的步骤402。以下将以几 个具体实施例的方式对本发明的技术方案进行较为详细的说明。实施例一、图5为本发明中实施例一的方法流程图。图6为本发明中实施例一中的温度曲线 示意图。结合图5、图6所示，可以通过如下所述步骤来实现上述步骤402 步骤501，在晶舟装载阶段，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至同一 个预定温度值。在现有技术中的晶舟装载阶段中，炉管的加热器中的各个温区的温度将逐步升高 到不同的温度值，如图3所示。因此，当晶舟装载阶段完成时，上述各个温区的温度并不相 同，各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小。例如，上部温区的温 度值大于下部温区的温度值。因此，装载在晶舟上不同区域的晶圆在本阶段所得到的热预 算并不相等，例如，装载在晶舟上部区域的晶圆的热预算将大于装载在晶舟下部区域的晶 圆的热预算，且热预算 的差值较大。而在本步骤中，可通过加热器中的各个温区中的温度控制器来调节加热器中的各 个温区的温度，使得各个温区的温度都逐步升高到同一个预定温度值。当各个温区的温度 都达到预定温度值后，即可保持所有温区的温度不再发生变化，如图6所示。此时，上述的 预订温度值可以是现有技术中完成晶舟装载阶段后的上部温区的温度值，也可以是其它的 预先设定的温度值。例如，所述预定温度值的取值范围可以为684 688°C。较佳的，在本 发明的具体实施例中，所述预定温度值可以为685°C、686.6°C或687.9°C等。在本步骤中， 由于所述各个温区的温度值始终相等，因此装载在晶圆上不同区域的的各个晶圆在本阶段 所得到的热预算将是相等的。步骤502，在抽真空阶段，维持各个温区的温度不变。在本步骤中，由于所述各个温区的温度值均已相等，因此可继续维持各个温区的 温度不变，如图6所示。此时，晶舟上所装载的各个晶圆在本阶段所得到的热预算将是相等 的。而在现有技术中的抽真空阶段中，各个温区的温度值仍然是按照各个温区的位置 从上到下的顺序依次减小，如图3所示，因此，装载在晶舟上不同区域的晶圆在所述抽真空 阶段中所得到的热预算并不相等。步骤503，在检漏阶段，逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述各 个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小到预定的各个温度值。具体来说，在本步骤中，可通过加热器中的各个温区中的温度控制器来调节加热 器中的各个温区的温度，逐步降低上中部温区、中部温区、中下部温区以及下部温区的温度，从而使得各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小到预定的各 个温度值，如图6所示，以利于平稳地进入后续的稳定阶段和沉积阶段，进行薄膜的沉积工 艺。其中，在本发明的具体实施例中，所述预定的各个温度值可以分别是现有技术中 的检漏阶段的上中部温区、中部温区、中下部温区以及下部温区的温度值，也可以是其它的 预先设定的多个温度值。在本步骤中，虽然在进行温度调整后，各个温区的温度不再相等，但由于各个温区 的温度是从同一个温度降下来的，因此，在完成上述检漏阶段后，装载在晶圆上不同区域的 各个晶圆之间的最大热预算差值，将小于现有技术中的检漏阶段中装载在晶圆上不同区域 的的各个晶圆之间的最大热预算差值。由此可知，通过上述步骤501 503，可大大地减小在晶舟装载阶段、抽真空阶段 和检漏阶段中所导致的晶圆上所装载的各个晶圆之间的热预算差值，从而减小在整个工艺 流程中各个晶圆之间的总热预算的差值。实施例二、图7为本发明中实施例二的方法流程图。图8为本发明中实施例二中的温度曲线 示意图。结合图7、图8所示，可以通过如下所述步骤来实现上述步骤402 步骤701，在晶舟装载阶段，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至各 个预设的温度值，使得所述各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次增 大。在现有技术中，当晶舟装载阶段完成时，各个温区的温度的温度值将按照各个温 区的位置从上到下的顺序依次减小，即下部温区的温度将小于上部温区的温度，如图3所
7J\ ο而在本步骤中，则可通过加热器中的各个温区中的温度控制器来调节加热器中的 各个温区的温度，使得各个温区的温度在晶舟装载阶段中都逐步升高到各个预设的温度 值。当各个温区的温度都达到各自的预定温度值后，即可保持所有温区的温度不再发生变 化。此时，所述各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次增大，即下部温 区的温度将大于上部温区的温度，如图8所示。其中，上述各个温区相对应的预定温度值可根据实际需要预先设定。例如，可将本 步骤中的上部温区、上中部温区、中部温区、中下部温区和下部温区所对应的预定温度值， 分别设置为现有技术中在完成晶舟装载阶段后的下部温区、中下部温区、中部温区、上中部 温区和上部温区的温度值，如图8所示；或者，也可将本步骤中的上部温区、上中部温区、中 部温区、中下部温区和下部温区所对应的预定温度值，分别设置为从低到高依次排列的五 个预先确定的温度值。在本步骤中，由于所述各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依 次增大，因此装载在晶圆上不同区域的各个晶圆在本阶段所得到的热预算也并不相等，例 如，装载在晶舟下部区域的各个晶圆在本阶段所得到的热预算将大于装载在晶舟上部区域 的各个晶圆在本阶段所得到的热预算。步骤702，在抽真空阶段，维持各个温区的温度不变。在本步骤中，由于所述各个温区的温度值并不相等，因此装载在晶圆上不同区域的各个晶圆在本阶段所得到的热预算也并不相等，例如，装载在晶舟下部区域的各个晶圆 在本阶段所得到的热预算仍然将大于装载在晶舟上部区域的各个晶圆在本阶段所得到的 热预算。步骤703，在检漏阶段，逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述各 个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小。具体来说，在本步骤中，可通过加热器中的各个温区中的温度控制器来调节加热 器中的各个温区的温度，使得在检漏阶段完成时，所述各个温区的温度值按照各个温区的 位置从上到下的顺序依次减小，如图8所示，以利于平稳地进入后续的稳定阶段和沉积阶 段，进行薄膜的沉积工艺。由于在后续的稳定阶段和沉积阶段中，装载在晶舟下部区域的各个晶圆所得到 的热预算将小于装载在晶舟上部区域的各个晶圆所得到的热预算，因此，通过上述步骤 701 步骤703，可预先部分或全部抵消掉各个晶圆在后续的稳定阶段和沉积阶段中所可 能产生的热预算差值，从而减小在整个工艺流程中各个晶圆之间的总热预算的差值。由此可知，通过上述步骤701 703，也可大大地减小在整个工艺流程中各个晶圆 之间的热预算差值。实施例三、 图9为本发明中实施例三的方法流程图。图10为本发明中实施例三中的温度曲 线示意图。结合图9、图10所示，可以通过如下所述步骤来实现上述步骤402 步骤901，在后清除阶段，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至同一个 预定温度值。如图3所示，在现有技术中的后清除阶段中，炉管的加热器中的各个温区的温度 值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小。例如，上部温区的温度值大于下部温区 的温度值。因此，装载在晶舟上不同区域的晶圆在本阶段所得到的热预算并不相等，例如， 装载在晶舟上部区域的晶圆的热预算将大于装载在晶舟下部区域的晶圆的热预算。而如图10所示，在本步骤中，可通过加热器中的各个温区中的温度控制器来调节 加热器中的各个温区的温度，在后清除阶段中使得各个温区的温度都逐步升高到同一个预 定温度值。当各个温区的温度都达到预定温度值后，即可保持所有温区的温度不再发生变 化。此时，上述的预订温度值可以是现有技术中的后清除阶段中的上部温区的温度值，也可 以是其它的预先设定的温度值。例如，所述预定温度值的取值范围可以为684 688°C。在本步骤中，由于所述各个温区的温度值最终将相等，因此，在完成所述后清除阶 段后，装载在晶圆上不同区域的各个晶圆之间的最大热预算差值，将小于现有技术中的后 清除阶段中装载在晶圆上不同区域的的各个晶圆之间的最大热预算差值。步骤902，在返压阶段，维持各个温区的温度不变。如图10所示，在本步骤中，由于所述各个温区的温度值均已相等，因此可继续维 持各个温区的温度不变。此时，晶舟上所装载的各个晶圆在本阶段所得到的热预算将是相等的。而如图3所示，在现有技术中的返压阶段中，各个温区的温度值仍然是按照各个 温区的位置从上到下的顺序依次减小，因此，装载在晶舟上不同区域的晶圆在所述返压阶 段中所得到的热预算并不相等。
步骤903，在晶舟卸载阶段，逐步降低炉管的加热器中的各个温区的温度。如图3所示，在现有技术中，在晶舟卸载阶段之前，各个温区的温度值是不同的 (即是按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小的)，因此在晶舟卸载阶段中，各个温 区的温度将从不同的温度值逐步下降。所以，装载在晶圆上不同区域的的各个晶圆在所述 晶舟卸载阶段中所得到的热预算并不相等，例如，装载在晶舟上部区域的晶圆的热预算将 大于装载在晶舟下部区域的晶圆的热预算。而如图10所示，在本步骤中，可通过加热器中的各个温区中的温度控制器来调节 加热器中的各个温区的温度，逐步降低炉管的加热器中的各个温区的温度。由于各个温区 的温度是从同一个温度逐步下降的，各个温区的温度值始终相等，因此装载在晶圆上不同 区域的的各个晶圆在本阶段所得到的热预算将是相等的。由此可知，通过上述步骤901 903，可大大地减小在后清除阶段、返压阶段和晶 舟卸载阶段中所导致的晶圆上所装载的各个晶圆的热预算之间的差值，从而减小在整个工 艺流程中各个晶圆之间的总热预算的差值。实施例四、图11为本发明中实施例四的方法流程图。图12为本发明中实施例四中的温度曲 线示意图。结合图11、图12所示，可以通过如下所述步骤来实现上述步骤402

步骤1101，在后清除阶段，逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述 各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次增大；如图3所示，在现有技术中，当晶舟装载阶段完成时，各个温区的温度的温度值将 按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小，即下部温区的温度将小于上部温区的温 度。而如图12所示，在本步骤中，则可通过加热器中的各个温区中的温度控制器来调 节加热器中的各个温区的温度，使得在后清除阶段中各个温区的温度都逐步改变到各个预 设的温度值。当各个温区的温度都达到各自的预定温度值后，即可保持所有温区的温度不 再发生变化。此时，所述各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次增大， 即下部温区的温度将大于上部温区的温度。其中，上述各个温区相对应的预定温度值可根据实际需要预先设定。例如，可将本 步骤中的上部温区、上中部温区、中部温区、中下部温区和下部温区所对应的预定温度值， 分别设置为现有技术中在完成晶舟装载阶段后的下部温区、中下部温区、中部温区、上中部 温区和上部温区的温度值，如图12所示；或者，也可将本步骤中的上部温区、上中部温区、 中部温区、中下部温区和下部温区所对应的预定温度值，分别设置为从低到高依次排列的 五个预先确定的温度值。在本步骤中，由于所述各个温区的温度值并不相等，因此装载在晶圆上不同区域 的各个晶圆的热预算也不相等的，例如，晶舟下部区域所装载的各个晶圆在本阶段所得到 的热预算将大于该晶舟上部区域所装载的各个晶圆在本阶段所得到的热预算。步骤1102，在返压阶段，维持各个温区的温度不变。如图12所示，在本步骤中，由于所述各个温区的温度值并不相等，因此装载在晶 圆上不同区域的各个晶圆在本阶段所得到的热预算也并不相等，例如，装载在晶舟下部区 域的各个晶圆在本阶段所得到的热预算将大于装载在晶舟上部区域的各个晶圆在本阶段所得到的热预算。步骤1103，在晶舟卸载阶段，逐步降低炉管的加热器中的各个温区的温度。如图3所示，在现有技术中，在晶舟卸载阶段之前，各个温区的温度值是按照各个 温区的位置从上到下的顺序依次减小，因此在晶舟卸载阶段中，各个温区的温度将从不同 的温度值逐步下降。所以，装载在晶圆上不同区域的各个晶圆在所述晶舟卸载阶段中所得 到的热预算并不相等，例如，装载在晶舟上部区域的晶圆的热预算将大于装载在晶舟下部 区域的晶圆的热预算。而如图12所示，在本步骤中，可通过加热器中的各个温区中的温度控制器来逐步 降低加热器中的各个温区的温度。由于在晶舟卸载阶段开始时，各个温区的温度值按照各 个温区的位置从上到下的顺序依次增大，因此，各个温区的温度将从不同的温度值逐步下 降。所以，装载在晶圆上不同区域的各个晶圆在所述晶舟卸载阶段中所得到的热预算并不 相等，例如，装载在晶舟上部区域的晶圆的热预算将小于装载在晶舟下部区域的晶圆的热 预算。与现有技术中的情况恰好相反。由于在前述的稳定阶段和沉积阶段中，晶舟下部区域所装载的各个晶圆的热预 算将小于该晶舟上部区域所装载的各个晶圆的热预算，因此，通过上述步骤1101 步骤 1103，可部分或全部抵消晶舟中各个晶圆之间在前述的稳定阶段和沉积阶段中所可能产生 的热预算差值，从而减小在整个工艺流程中各个晶圆之间的总热预算的差值。由此可知，通过上述步骤1101 1103，也可大大地减小在整个工艺流程中各个晶 圆之间的总热预算的差值。实施例五、图13为本发明中实施例五的方法流程图。如图13所示，可以通过如下所述步骤 来实现上述步骤402 步骤1301，在所述晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和 晶舟卸载阶段中的任意一个阶段中，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至同一 个预定温度值。在现有技术中的任意一个阶段中，炉管的加热器中的各个温区的温度并不相同， 各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小。因此，装载在晶舟的各 个区域中的各个晶圆之间的热预算按照各个区域的位置从上往下的顺序依次减小，装载在 晶舟上部区域的晶圆的热预算与装载在晶舟下部区域的晶圆的热预算的差值较大。而在本步骤中，将通过加热器中的各个温区中的温度控制器来调节加热器中的各 个温区的温度，使得各个温区的温度都逐步升高到同一个预定温度值。此时，上述的预订温 度值可以是现有技术中完成晶舟装载阶段后的上部温区的温度值，也可以是其它的预先设 定的温度值。例如，所述预定温度值的取值范围可以为684 688°C。较佳的，在本发明的 具体实施例中，所述预定温度值可以为685 °C、686.6 °C或687.9 °C等。在本步骤中，由于各个温区的温度将逐渐相等，因此可以逐步减小装载在晶舟的 各个区域中的各个晶圆之间的热预算的差值。当各个温区的温度都达到预定温度值后，即可进行下一步骤1302。步骤1302，在预定的时间内，维持各个温区的温度不变。在本步骤中，由于所述各个温区的温度值均已相等，因此可在预定的时间内，继续维持各个温区的温度不变，在所述的预定的时间内，晶舟上所装载的各个晶圆所得到的热 预算将是相等的。步骤1303，逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述各个温区的温 度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小。具体来说，在本步骤中，可通过加热器中的各个温区中的温度控制器来调节加热 器中的各个温区的温度，逐步降低上中部温区、中部温区、中下部温区以及下部温区的温 度，从而使得各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小到预定的各 个温度值，以利于平稳地进入后续的下一个阶段。其中，在本步骤中，所述预定的各个温度值可以分别是现有技术中的沉积阶段的 上中部温区、中部温区、中下部温区以及下部温区的温度值。在本步骤中，虽然在进行温度调整后，各个温区的温度不再相等，但由于各个温区 的温度是从同一个温度降下来的，因此，在执行本步骤后，可进一步减小装载在晶舟的各个 区域中的各个晶圆之间的热预算的差值。由此可知，通过上述步骤1301 1303，也可减小在整个工艺流程中各个晶圆之间 的总热预算的差值。实施例六、图14为本发明中实施例六的方法流程图。如图14所示，可以通过如下所述步骤 来实现上述步骤402 步骤1401，在所述晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段 和晶舟卸载阶段中的任意一个阶段中，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至各 个预设的温度值，使得所述各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次增 大；在现有技术中的任意一个阶段中，炉管的加热器中的各个温区的温度并不相同， 各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小。因此，装载在晶舟的各 个区域中的各个晶圆之间的热预算按照各个区域的位置从上往下的顺序依次减小，装载在 晶舟上部区域的晶圆的热预算将远远大于装载在晶舟下部区域的晶圆的热预算。而在本步骤中，则可通过加热器中的各个温区中的温度控制器来调节加热器中的 各个温区的温度，使得各个温区的温度在晶舟装载阶段中都逐步升高到各个预设的温度 值，且各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次增大，因此可以逐步减 小装载在晶舟的各个区域中的各个晶圆之间的热预算的差值。当各个温区的温度都达到预定温度值后，即可进行下一步骤1402。步骤1402，在预定的时间内，维持各个温区的温度不变。在本步骤中，由于所述各个温区的温度值均已相等，因此可在预定的时间内，继续 维持各个温区的温度不变。在本步骤中，由于所述各个温区的温度值并不相等，因此装载在晶圆上不同区域 的各个晶圆在本阶段所得到的热预算也并不相等，甚至可使得装载在晶舟上部区域的晶圆 在本步骤中的热预算小于装载在晶舟下部区域的晶圆的热预算，从而可以进一步减小装载 在晶舟的各个区域中的各个晶圆之间的热预算的差值。步骤1403，逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小。具体来说，在本步骤中，可通过加热器中的各个温区中的温度控制器来调节加热 器中的各个温区的温度，使得所述各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序 依次减小到预定的各个温度值，以利于平稳地进入后续的下一个阶段。其中，在本步骤中，所述预定的各个温度值可以分别是现有技术中的沉积阶段的 上中部温区、中部温区、中下部温区以及下部温区的温度值。由于在后续的各个阶段中，装载在晶舟下部区域的各个晶圆所得到的热预算将 小于装载在晶舟上部区域的各个晶圆所得到的热预算，因此，通过上述步骤1401 步骤 1403，可部分抵消掉各个晶圆在后续的各个阶段中所可能产生的热预算差值，从而减小在 整个工艺流程中各个晶圆之间的总热预算的差值。由此可知，通过上述步骤1401 1403，也可大大地减小在整个工艺流程中各个晶 圆之间的总热预算的差值。以上的实施例一 实施例六是用于举例说明本发明技术方案的几种具体实施方 式，在本发明的实施例中，还可使用其它的实施方式。其它的具体实施方式
在此不再赘述。另外，上述的六个实施例均可以单独使用，也可以通过合理的方式组合使用，例 如，将实施例一和实施例三组合使用，将实施例一和实施例四组合使用，将实施例二和实施 例三组合使用，将实施例二和实施例四组合使用等。其中，将实施例二和实施例四组合使用 时，有可能取得更佳的效果。具体的组合方式在此不再赘述。此外，根据实际的实验结果可知，当使用本发明的实施例中所提供的上述使用 LPCVD工艺沉积薄膜的方法后，有效地减小了在薄膜的形成过程中装载在晶舟上的各个晶 圆之间的热预算差值，使得装载在晶舟上各个区域中的各个晶圆上所形成的半导体元器件 的饱和电流的变化范围比较小，从而大大提高了所形成的半导体元器件的电学性能。综上可知，在本发明的实施例中提供了上述使用LPCVD工艺沉积薄膜的方法，由 于在该方法中，通过在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟 卸载阶段中，分别对炉管的加热器中的各个温区的温度进行了调整，从而有效地减小了在 薄膜的形成过程中装载在晶舟上的各个晶圆之间的热预算差值，改善了半导体元器件的电 学性能，提高了所生产的半导体元器件的良率，降低了制造成本。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种使用低压化学气相沉积工艺沉积薄膜的方法，该方法包括晶舟装载阶段、抽 真空阶段、检漏阶段、稳定阶段、沉积阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段；其中，在稳定阶段和沉积阶段中，维持炉管的加热器中的各个温区的温度不变，且各个温区 的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小；在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段中的 至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的各个温区的温度，以减小装载在晶舟的各个区域 中的各个晶圆之间的热预算的差值，或使得装载在晶舟的各个区域中的各个晶圆之间的热 预算按照各个区域的位置从下往上的顺序依次减小。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏 阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的 各个温区的温度包括在晶舟装载阶段，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至同一个预定温度值；在抽真空阶段，维持各个温区的温度不变；在检漏阶段，逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述各个温区的温度 值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏 阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的 各个温区的温度包括在晶舟装载阶段，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至各个预设的温度 值，使得所述各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次增大； 在抽真空阶段，维持各个温区的温度不变；在检漏阶段，逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述各个温区的温度 值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏 阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的 各个温区的温度包括在后清除阶段阶段，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至同一个预定温度值；在返压阶段，维持各个温区的温度不变； 在晶舟卸载阶段，逐步降低炉管的加热器中的各个温区的温度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏 阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的 各个温区的温度包括在后清除阶段阶段，逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述各个温区 的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次增大； 在返压阶段，维持各个温区的温度不变； 在晶舟卸载阶段，逐步降低炉管的加热器中的各个温区的温度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的 各个温区的温度包括在所述晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段 中的任意一个阶段中，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至同一个预定温度 值；在预定的时间内，维持各个温区的温度不变；逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述各个温区的温度值按照各个温 区的位置从上到下的顺序依次减小。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏 阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中 的各个温区的温度包括在所述晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段 中的任意一个阶段中，将炉管的加热器中的各个温区的温度逐步升高至各个预设的温度 值，使得所述各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次增大；在预定的时间内，维持各个温区的温度不变；逐步调整炉管的加热器中的各个温区的温度，使得所述各个温区的温度值按照各个温 区的位置从上到下的顺序依次减小。
8.根据权利要求2、4或6所述的方法，其特征在于，所述预定温度值的取值范围为684 688°C。
全文摘要
本发明公开了一种使用低压化学气相沉积工艺沉积薄膜的方法，该方法包括在稳定阶段和沉积阶段中，维持炉管的加热器中的各个温区的温度不变，且各个温区的温度值按照各个温区的位置从上到下的顺序依次减小；在晶舟装载阶段、抽真空阶段、检漏阶段、后清除阶段、返压阶段和晶舟卸载阶段中的至少一个阶段中，调整炉管的加热器中的各个温区的温度。通过使用本发明所提供的方法，可有效地减小在薄膜的形成过程中装载在晶舟上的各个晶圆之间的热预算差值，改善半导体元器件的电学性能，提高所生产的半导体元器件的良率，降低制造成本。
文档编号C23C16/46GK102121099SQ20101002272
公开日2011年7月13日 申请日期2010年1月8日 优先权日2010年1月8日
发明者王秉国, 高剑鸣 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司