专利名称：光cvd设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种半导体器件的低温表面钝化，介质隔离和扩散掩蔽的专用设备。
已有的CVD即化学气相淀积设备有等离子增强型CVD、低压型CVD、高温氧化型CVD和光CVD(即光化学气相淀积)。但前三种CVD设备均存在着薄膜淀积温度高，射频电磁场(RF)辐射损伤及高能离子撞击损伤，且不能对化合物半导体如InP，InSb，HgCdTe等器件进行表面钝化以及RF场和高能离子易打穿器件，特别是对结深很浅的集成电路，微波器件，MOS器件等尤为不利的缺点。而光CVD设备则是目前CVD设备中最新的一种半导体表面的低温钝化，介质隔离和扩散掩蔽设备，如美国1982年报导的休斯航空公司(HAC)用泰勒公司(Tylan)制造的PVD－1000型光CVD实验样机及淀积薄膜的有关参数(“Solid State Technology”Vol，25.No 12 Decomber 1982 pp.29－30)。但该设备还存在着淀积速率低，薄膜质量差，工作面积小和设备价格昂贵(每台设备售价14.8万美元)等不足。
本实用新型的目的在于避免上述已有技术存在的不足，提供一种淀积温度低，淀积面积大，淀积均匀性好，自动化程度高而且价格较国外已有同类设备便宜的光CVD设备。
本实用新型根据光化学反应的原理，立足国内原材料设计，改变传统的CVD横卧炉管式为直立平台式。整个设备结构分为局部净化室(11)和电气控制柜(7)两大部分(如
图1所示)。其中局部净化室由光反应室(1)、循环净化系统(安装在体内)、升降传动机构(2)、光源电源箱(3)构成。电气控制柜由MIC－100型微机(9)、温控仪(4)、质量流量控制器(5)、浮子流量计(图中未画出)、气路显示板(6)、增压泵机组、高效过滤器、高效粒子扑集器、混合器、冷阱、防腐真空电磁阀、气路管路及总电源箱构成(后8种部件均装在柜内，图中未画出)。(10)为进气阀。该电气控制柜可进行温度、流量、压力、机械传动等手动或自动控制。
本实用新型的反应室(如图2所示)由低压汞灯(18)，人造水晶窗(14)、导流板(13)、挡板(20)、远红外加热器(23)、样品台(21)、室体(27)等组成。循环净化系统由净化风机，一次过滤器、二次过滤器组成，使局部净化室内的气体呈正压层流状态。升降传动机构由两组摆线减速器及传动杆组成，光源电源箱由八只起动镇流器组成(以上均在柜内，图中未画出)。
以下结合附图详细说明本实用新型的结构。
图1是本实用新型的外形结构图。
图2是本实用新型的反应室剖面图。
图3是本实用新型的气路图。
图2所示的光CVD反应室是本实用新型的关键部件。其中反射板(17)和防护罩(15)由抛光铝板制成。反射板主要起反射紫外光作用，防护罩防止紫外光泄漏。低压汞灯(18)为紫外光源，主要发射253.7nm紫外光，共有8根，每根25瓦。石英窗(14)由JGS1人造水晶制成，对253.7nm紫外光的透过率大于90％。样品台(21)用红外石英玻璃制作，配合乳白石英远红外加热灯(23)可使样品台上温度均匀分布，加热器石英舟(28)内壁镀金，用以反射红外光并可吸收残余汞原子。混合器(29)－进气空腔(12)－导流板(13)－档板(20)－出气空腔(22)构成反应气体的输入、输出通道，保证气体以层流状态平稳地趋面流过样品台(21)，以获得大面积均匀淀积。(16)为反应室上盖，(36)和(25)分别为进气嘴和出气嘴，(27)为室体，(26)为引线柱，(19)为密封圈。整个反应室采用不锈钢材料并用氩弧焊(24)焊接。对反应室的要求是真空密封；电气绝缘，透紫外光，抗腐蚀，无污染。
图3中的粒子扑集器(30)和真空泵(31)，构成反应过程中产生的粉尘及剩余气体的排出机构。各气路的始端均接有高效过滤器(32)以提高气体的纯洁度。各路气体进入混合器(29)混合，而后携带汞光敏化剂进入反应室(1)。混合器(29)的容积略大于反应室(1)的容积。各气路的中部装有质量流量控制器(5)或浮子流量计(33)和电磁阀(34)以控制或显示气体的流量大小。为了降低淀积工艺成本，在使用工业氨气时，气路系统中的冷阱(35)可冻结氨气中的微量水份，提高氮化硅薄膜的质量。该设备的整个工艺流程采用MIC－100型工业微机进行自动程控。
该设备的技术指标如下光源低压汞灯光源波长(nm)253.7光源功率(W)200工作面积(mm2) 270×270温控范围(℃)100－300(连续可调)升温时间(min)20排气系统增压泵机组极限真空度(Pa)0.1气路数4－9电源功率(KVA)＜3本实用新型由于采用紫外冷光子能量代替高温热能或RF场能量来分解反应气体，并改变传统的横卧炉管式为直立平台式，因而淀积温度低，没有高能离子损伤，可以加工大尺寸芯片。同时由于采用高效粒子扑集器扑集粉尘，所以室外排气口处的汞含量经环保站测量低于环保要求二个数量级，按环保规定的采样点(距离50米处)测量，测不出汞的存在，故不会污染环境。此外，还具有节能(本设备电源功率小于3仟伏安，一般CVD设备功率为8－10仟伏安)和工作面积大(本设备工作面积为270×270平方毫米，美国、日本分别为267×267，100×200平方毫米)以及淀积均匀性好，薄膜质量好等优点。
本实用新型的实施例分别有工作面积为270×270，200×200，160×160平方毫米三种类型。本设备除了淀积SiO2、SiN薄膜外，还可以低温制备磷硅玻璃(PGS)、非晶硅(a－Si)、铝(Al)等薄膜。
权利要求1.一种光化学气相淀积(光CVD)设备，由净化室和电气控制柜两部分组成，其特征在于净化室包括光反应室，循环净化系统，升降传动机构和光源电源箱；电气控制柜包括微型计算机，温控仪，质量流量控制器，浮子流量计，气路显示板，增压泵机组，高效过滤器，高效粒子扑集器，混合器，冷阱，防腐真空电磁阀，气体管路及总电源箱。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于光反应室包括低压汞灯，人造水晶窗，导流板，档板，远红外加热器，进气空腔，出气空腔，样品台和室体。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于循环净化系统由净化风机，一次过滤器和二次过滤器所组成。
4.根据权利要求1和2所述的设备，其特征在于混合器－进气空腔－导流板－挡板－出气空腔构成气体以层流状态趋面流过样品台的循环机构。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于粒子扑集器和真空泵构成粉尘的收集和剩余气体的排出机构。
专利摘要本实用新型涉及一种半导体器件生产的专用设备。该设备分为局部净化室和电气控制柜两大部分，其中局部净化室包括光化学反应室，循环净化系统，升降传动机构，光源电源箱。电气控制柜包括MIC-100型微机，温控仪，质量流量控制器，浮子流量计，气路显示板，增压泵机组，高效过滤器，高效粒子扑集器，混合器，冷阱，防腐真空电磁阀，气体管路及总电源等部分。具有淀积温度低，没有高能离子撞击损伤，淀积面积大，操作简单，微机程序控制，节约能源等优点。
文档编号C23C16/00GK2070037SQ90203160
公开日1991年1月23日 申请日期1990年3月17日 优先权日1990年3月17日
发明者孙建成 申请人:西安电子科技大学