半导体制造装置和半导体制造方法与流程

本发明主要涉及半导体，尤其涉及一种半导体制造装置和半导体制造方法。

背景技术：

1、碳化硅（sic）凭借其独特的物理特性在20世纪末受到广泛的关注。碳化硅在功率电子器件，例如，金属-氧化物半导体场效应晶体管（metal oxide semiconductor fieldeffect transistor, mosfet）和绝缘栅双极晶体管（insulate gate bipolartransistor, igbt）等领域的应用已经产业化。

2、市场对高质量低成本sic薄膜的需求日益增加。增加衬底的尺寸可降低sic薄膜的生产成本。以sic mosfet为例，将衬底尺寸从6英寸增大到8英寸能够降低约30%的制造成本。但增大衬底尺寸会导致难以控制衬底不同区域处沉积薄膜的物理参数一致性。例如，位于衬底不同位置处的sic薄膜的厚度不一致、掺杂浓度不均匀。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种半导体制造装置和半导体制造方法，该制造装置和制造方法可以降低成本和故障率，以及应对衬底尺寸增大带来的厚度均匀性与掺杂均匀性难以控制的挑战。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种半导体制造装置包括：工艺腔室，所述工艺腔室内设置有支撑盘，所述支撑盘用于驱动衬底旋转；混气供给单元，用于向所述工艺腔室提供混气，所述混气供给单元包括主管路、中心支路和多个旁侧支路，所述中心支路的一端和每个所述旁侧支路的一端均与所述主管路连通，所述中心支路的另一端和每个所述旁侧支路的另一端均与所述工艺腔室连通，在所述工艺腔室内，通过所述中心支路和所述多个旁侧支路进入所述工艺腔室的混气的流动方向与所述衬底的轴线垂直，所述中心支路的延伸区域在所述衬底上的投影覆盖所述衬底的中心区域；以及至少一个边路，每个所述边路与至少一个所述旁侧支路连通，所述边路用于向所述工艺腔室提供调节气体，其中，所述中心支路不与所述边路连通；以及多个质量流量控制器，每个所述质量流量控制器与对应的中心支路、旁侧支路和边路连接。

3、在本申请的一实施例中，每个所述边路与对应的两个旁侧支路连通，且与同一边路连通的两个旁侧支路位于所述中心支路的两侧。

4、在本申请的一实施例中，与同一边路连通的两个旁侧支路关于所述中心支路对称。

5、在本申请的一实施例中，所述中心支路和所述多个旁侧支路通过供气口向所述工艺腔室内提供的混气形成位于所述衬底上方的层流。

6、在本申请的一实施例中，每个所述旁侧支路与对应边路的连通处位于与所述旁侧支路连接的质量流量控制器的上游。

7、本申请还提出一种半导体制造方法，包括：通过工艺腔室内的支撑盘承载衬底；以及通过中心支路和多个旁侧支路向所述工艺腔室提供混气，通过所述中心支路和所述多个旁侧支路进入所述工艺腔室的混气的流动方向与所述衬底的轴线垂直，所述中心支路的延伸区域在所述衬底上的投影覆盖所述衬底的中心区域，通过至少一个边路向所述工艺腔室提供调节气体，其中，所述中心支路的一端和每个所述旁侧支路的一端均与主管路连通，每个所述边路与至少一个所述旁侧支路连通，所述中心支路不与所述至少一个边路连通；以及通过至少一个边路向所述工艺腔室提供调节气体的步骤包括：基于所述主管路提供的混气所沉积的薄膜层的物理参数，通过改变所述边路向所述旁侧支路供应的调节气体的流量来调节所述旁侧支路中的各工艺气体的浓度，进而改变所述衬底其他区域处薄膜层的所述物理参数。

8、在本申请的一实施例中，通过至少一个边路向所述工艺腔室提供调节气体的步骤包括：基于所述主管路提供的混气所沉积的薄膜层的各区域的厚度调整对应边路提供的调节气体的流量，以使所述衬底其他区域处薄膜层的厚度与所述中心区域处薄膜层的厚度一致。

9、在本申请的一实施例中，通过至少一个边路向所述工艺腔室提供调节气体的步骤包括：基于所述主管路提供的混气所沉积的薄膜层的各区域的掺杂浓度调整对应边路提供的调节气体的流量，以使所述衬底上沉积的薄膜层中其他区域的掺杂浓度与所述中心区域的掺杂浓度一致。

10、在本申请的一实施例中，通过至少一个边路向所述工艺腔室提供调节气体的步骤包括：比较与所述中心支路对应的所述中心区域处薄膜层的物理参数和与每个所述旁侧支路对应的区域处薄膜层的物理参数，根据比较结果以及每个所述旁侧支路与所述中心支路的位置关系逐个调整对应边路提供的调节气体的流量，以逐个调整与每个所述旁侧支路对应的区域处薄膜层的物理参数，从而使各个区域处的物理参数一致。

11、在本申请的一实施例中，在通过至少一个边路向所述工艺腔室提供调节气体的步骤之前包括：获取所述衬底上不同点处薄膜层的物理参数并计算所述薄膜层的所述物理参数的判断指标；判断所述薄膜层的所述物理参数是否可调；若判断结果为是，则保持所述主管路内混气的流量不变，调整各支路内混气的流量比例，以调节所述薄膜层的所述物理参数。

12、在本申请的一实施例中，若所述判断结果为否，则判断所述薄膜层的所述物理参数的判断指标是否满足要求，若所述薄膜层的所述物理参数的判断指标不满足要求，则执行通过至少一个边路向所述工艺腔室提供调节气体。

13、在本申请的一实施例中，所述调节气体为所述混气中的一种气体。

14、在本申请的一实施例中，所述调节气体为乙烯、氮气或三甲基铝。本申请的半导体制造装置的中心支路不与边路连通，节省了一个边路和边路上的质量流量控制器，这有利于降低成本；此外，得益于零部件数量的减少，半导体制造装置的故障率得到了降低。本申请的半导体制造方法以主管路在衬底处形成的薄膜层的物理参数为基准，通过调整对应边路提供的调节气体的流量来使衬底其他区域的物理参数与中心区域的物理参数一致，如此，可以应对衬底尺寸增大带来的薄膜层厚度均匀性与掺杂均匀性难以控制的挑战。

技术特征：

1.一种半导体制造装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种半导体制造装置，其特征在于，每个所述边路与对应的两个旁侧支路连通，且与同一边路连通的两个旁侧支路位于所述中心支路的两侧。

3.如权利要求2所述的一种半导体制造装置，其特征在于，与同一边路连通的两个旁侧支路关于所述中心支路对称。

4.如权利要求1所述的一种半导体制造装置，其特征在于，所述中心支路和所述多个旁侧支路通过供气口向所述工艺腔室内提供的混气形成位于所述衬底上方的层流。

5.如权利要求1所述的一种半导体制造装置，其特征在于，每个所述旁侧支路与对应边路的连通处位于与所述旁侧支路连接的质量流量控制器的上游。

6.一种半导体制造方法，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的一种半导体制造方法，其特征在于，通过至少一个边路向所述工艺腔室提供调节气体的步骤包括：基于所述主管路提供的混气所沉积的薄膜层的各区域的厚度调整对应边路提供的调节气体的流量，以使所述衬底其他区域处薄膜层的厚度与所述中心区域处薄膜层的厚度一致。

8.如权利要求6所述的一种半导体制造方法，其特征在于，通过至少一个边路向所述工艺腔室提供调节气体的步骤包括：基于所述主管路提供的混气所沉积的薄膜层的各区域的掺杂浓度调整对应边路提供的调节气体的流量，以使所述衬底上沉积的薄膜层中其他区域的掺杂浓度与所述中心区域的掺杂浓度一致。

9.如权利要求6所述的一种半导体制造方法，其特征在于，通过至少一个边路向所述工艺腔室提供调节气体的步骤包括：比较与所述中心支路对应的所述中心区域处薄膜层的物理参数和与每个所述旁侧支路对应的区域处薄膜层的物理参数，根据比较结果以及每个所述旁侧支路与所述中心支路的位置关系逐个调整对应边路提供的调节气体的流量，以逐个调整与每个所述旁侧支路对应的区域处薄膜层的物理参数，从而使各个区域处的物理参数一致。

10.如权利要求6所述的一种半导体制造方法，其特征在于，在通过至少一个边路向所述工艺腔室提供调节气体的步骤之前包括：

11.如权利要求10所述的一种半导体制造方法，其特征在于，若所述判断结果为否，则判断所述薄膜层的所述物理参数的判断指标是否满足要求，若所述薄膜层的所述物理参数的判断指标不满足要求，则执行通过至少一个边路向所述工艺腔室提供调节气体。

12.如权利要求6所述的一种半导体制造方法，其特征在于，所述调节气体为所述混气中的一种气体。

13.如权利要求12所述的一种半导体制造方法，其特征在于，所述调节气体为乙烯、氮气或三甲基铝。

技术总结
本发明提供了一种半导体制造装置和半导体制造方法，该制造装置包括：设置有支撑盘的工艺腔室；用于向工艺腔室提供混气的混气供给单元，混气供给单元包括主管路、中心支路和多个旁侧支路，中心支路的一端和每个旁侧支路的一端均与主管路连通，中心支路的另一端和每个旁侧支路的另一端均与工艺腔室连通，通过中心支路和多个旁侧支路进入工艺腔室的混气的流动方向与衬底的轴线垂直；至少一个边路，每个边路与至少一个旁侧支路连通，边路用于向工艺腔室提供调节气体，中心支路不与至少一个边路连通。本申请的制造装置具有成本低、故障率低的技术效果，可以应对衬底尺寸增大带来的厚度均匀性与掺杂均匀性难以控制的挑战。

技术研发人员：卞达开,罗际蔚,边春旭
受保护的技术使用者：研微（江苏）半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15