专利名称：半导体器件制作设备以及系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种半导体器件制作设备。
背景技术：
半导体制作的主要工艺就是在晶圓内制作若干MOSFET晶体管，而栅介 质层是MOSFET晶体管制作工艺中最重要的工艺之一，直接决定了晶体管的 性能。因此在集成电路制造业中对栅介质层的质量要求很高，例如要求具有 比较薄的栅介质层，而且要求栅介质层的厚度均匀分布。目前栅介质层的制 作方法很多，比如申请号为200610001049.4的中国专利申请给出的栅介质层的 制作方法，目的即在于控制栅介质层的厚度均匀性。
随着整个半导体器件的尺寸越来越小，栅介质层的厚度也越做越薄，对 厚度均匀性的要求也越来越高。现有技术中，通常采用炉管(fUmace)设备 制作栅介质层，制作过程需要炉管中保持700摄氏度至950摄氏度的高温，以 及700torr至900torr ( ltorr= 13Pa)的高压状态，形成的栅介质层的厚度通常在 20A至200A。通常情况下，要求栅介质层的厚度变化能够控制在0.5A以下， 最多，不能超过2A。
在采用炉管制作栅介质层的工艺中，栅介质层的增长速度与反应室的压 力成正比例，因此，形成的栅介质层的厚度也随着反应室的压力变化而变化 根据经验，反应室的压力变化10torr，栅介质层的厚度会产生1.0A的波动。这 种波动会对半导体器件例如晶体管的性能产生很大的影响。
现有技术的半导体器件制作设备结构如附图1所示，图中所示设备为炉 管，包括反应室IO,控制阀12通过连接管11与反应室10连接，所述的控制阀
12通过调节阀门开合的大小控制反应室10内的压力，并排出反应室10内的有 害气体，控制阀12通过管道13与大气连通。
通常情况下，所述的控制阀12通过调节反应室10内的压力与大气之间的 压力差恒定为常数3.7torr左右(50Pa左右)，在认为大气压力是恒定的情况下， 从而控制反应室内的压力保持恒定。
遗憾的是，大气压力会随着季节，环境温度等发生变化，变化的幅度能 够达到大约30torr (400Pa左右)，如附图2所示，为不同时间大气压力的变化 曲线图。因此，采用现有的炉管设备制作栅介质层时，随着大气压力的变化， 形成的栅介质层的厚度也随之发生变化，变化幅度可达到1.5A至3A,如附图3 所示，为采用现有技术的炉管设备，在不同的大气压力下，形成的4册介质层 的厚度变化曲线图，从中可以看出，栅介质层的厚度变化幅度较大。
因此，必须对炉管设备进行改进，稳定反应室内的压力，提高形成的栅 介质层的厚度均匀性。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型解决的技术问题是提供一种半导体器件制作设备， 以保持所述半导体器件制作设备反应室内的压力稳定性，提高制作栅介质层 时形成的栅介质层的厚度稳定性。
一种半导体器件制作设备，包括反应室；通过连接管与反应室连接的控 制阀；还包括恒压室，所述控制阀通过管道与恒压室连通；用于检测反应 室压力的压力计；通过管道与恒压室相连的调压装置，所述调压装置与大气 环境连通。
优选的，所述压力计与恒压室连通。
优选的，所述压力计与连接恒压室和调压装置的管道连通。
优选的，所述的压力计包括压力信号传感器，感应反应室的压力；与压
力信号传感器连接的压力信号发射装置，用于接收压力信号传感器感受到的 压力信号并发出所述压力信号。
优选的，所述的调压装置包括压力信号接收装置，接收从压力计传送
来的压力数值，控制装置，判断压力信号接收装置接收到的压力数值，向调
节阀下达调整的指令；调节阀，根据指令，自动调整开合状态。
一种半导体器件制作系统，包括， 一个以上的半导体器件制作设备，与 所述一个以上的半导体器件制作设备分别连通的恒压室，用于检测恒压室压 力的压力计，通过管道与恒压室相连的调压装置，所述调压装置与大气环境 连通。
优选的，所述的半导体器件制作设备包括反应室；与反应室通过管道连 通的控制阀，所述控制阀通过管道连接至恒压室。
优选的，所述压力计与恒压室连通。
优选的，所述压力计与连接恒压室和调压装置的管道连通。
优选的，所述的压力计包括压力信号传感器，感应反应室的压力；与压 力信号传感器连接的压力信号发射装置，用于接收压力信号传感器感受到的 压力信号并发出所述压力信号。
优选的，所述的调压装置包括压力信号接收装置，接收从压力计传送来 的压力数值，控制装置，判断压力信号接收装置接收到的压力数值，向调节 阀下达调整的指令；调节阀，根据指令，自动调整开合状态。
与现有技术相比，上述方案具有以下优点
本实用新型所述的半导体器件制作设备，在不改变现有技术的半导体器件 制作设备结构的基础上，增加恒压室以及调节恒压室压力的调压装置，通过 调节恒压室内的压力，使其保持稳定，从而达到保持反应室内压力稳定的目 的，提高了制作栅介质层时形成的栅介质层的厚度均匀性。
本实用新型所述的半导体器件制作系统将若干半导体器件制作设备通过
管道连接至同 一个恒压室中，通过压力计和压力调节设备保持恒压室中的压 力保持恒定，从而在不改动现有的若千半导体器件制作设备的条件下，同时 保证若干半导体器件制作设备反应室压力的稳定，降低了设备的改进成本， 提高了半导体器件制作设备工作的稳定性，提高制作栅介质层时形成的栅介 质层的厚度均匀性。
图1为现有技术所述的半导体器件制作设备结构示意图； 图2为不同时间大气压力的变化曲线图3为现有技术的炉管设备，在不同的大气压力下，形成的栅介质层的 厚度曲线图4为本实用新型实施例1所述的半导体器件制作设备结构示意图； 图5为本实用新型实施例1所述的压力计与调压装置结构以及连接关系 示意图6为本实用新型实施例1恒压室内压力的变化曲线图； 图7为本实用新型实施例1所述的半导体器件制作设备，形成的栅介质 层的厚度曲线图8为本实用新型实施例2所述的半导体器件系统设备结构示意图； 图9为本实用新型实施例2所述的半导体器件制作设备结构示意图； 图10为本实用新型实施例2所述的压力计与调压装置结构以及连接关系
示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合 附图对本实用新型的具体实施方式
做详细的说明。
本实用新型的目的在于提供一种半导体器件制作设备，在不改变现有技 术的半导体器件制作设备结构的基础上，增加恒压室以及调节恒压室压力的调压装置，以保持所述半导体器件制作设备反应室内的压力稳定性，提高制 作栅介质层时形成的栅介质层的厚度稳定性。
本实用新型的目的还在于提供一种半导体器件制作系统，同时保持若干 半导体器件制作设备反应室内的压力稳定性，提高制作栅介质层时形成的栅
介质层的厚度稳定性。 实施例1
参考附图4所示，为本实施例所提供的半导体器件制作设备的结构示意 图，包括反应室20,控制阀22通过连接管21与反应室20连接，所述的控制 阀22通过调节阀门开合的大小控制反应室20内的压力，并排出反应室20内 的有害气体，控制阀22通过管道23与恒压室100连通，所述的半导体器件 制作设备还包括用于检测恒压室压力的压力计150，通过管道110与恒压室 100相连的调压装置120，连通调压装置120和大气环境的管道130。
所述的反应室20为放置晶圆并进行半导体制作工艺的工艺腔，以制作栅 介质层的炉管设备为例，晶圆放置在反应室20内，在晶圓表面形成栅介质层 时，反应气体通过反应室20的进气管道(图中未示出)通入反应室20内， 在反应室20内发生化学反应，生成栅介质层。
反应室内产生的有害气体通过控制阀22以及与控制阀22连接的恒压室 100排出，并且，控制阀22以及恒压室用于调节反应室内的压力，以保证进 行半导体器件制作工艺中反应室内的压力符合工艺要求。
控制阀22为本领域技术人员熟知的常规的控制阀门，通过调节所述控制 阀门开关的角度调节反应室与恒压室之间的压力差，并可以将反应室内产生 的废弃等通过恒压室排出。
在栅介质层的制作工艺中，通常采用炉管(fiimace)设备，所述的反应室 20即为炉管设备的反应室(chamber )。
本实施例所述的恒压室100为一个密闭的独立腔室，对其结构，形状等没有过多的限制。
本实施例所述的管道110是与恒压室100连接的排气管道， 一方面，用来 控制恒压室内的压力，另一方面，用于排出恒压室内产生的气体。
为了有效控制恒压室内的压力恒定，本实施例所述的炉管设备，在排气管
道110上连接调压装置120,调压装置120的一端与恒压室相连，另一端，通 过管道130连通大气。
为了随时观测恒压室内的压力，在恒压室内或者恒压室和调压装置120连 接的管道上设置有压力计150。进行栅介质层的制作工艺时，如果调压装置 120处于全开状态，则恒压室内的压力应该与环境的压力相同，即为大气压力， 因为大气压力随着季节、温度等发生变化，恒压室内的压力也会随着环境压 力的改变而改变。因此，在环境压力发生变化时，需要调节调压装置的状态， 使恒压室内的压力保持恒定。
在本实用新型的一个实施例中，所述的调压装置120为常M^的手动调节 阀，进行栅介质层的制作工艺时，压力计150显示出反应室内的压力后，根 据显示的压力，手动调节所述的调压装置，使反应室压力保持恒定。
在本实用新型的另一个实施例中，参考附图5所示，所述的压力计150 具有压力信号传感器31，感应反应室的压力；与压力信号传感器连接的压力 信号发射装置32,用于接收压力信号传感器感受到的压力信号并发出所述压 力信号。在反应室内压力发生变化时，压力计的压力信号传感器31感应到反 应室的压力，并将压力信号传送至压力信号发射装置32，将所述的压力信号 传送至调压装置，通过调压装置调整反应室内的压力。本实用新型中，所述 的压力计还可以是本领域技术人员熟知的任何与炉管设备型号匹配的市售产
参考附图5所示，所述的调压装置120具有压力信号接收装置33，可以 接收从压力计传送来的压力数值，控制装置34,所述的控制装置将压力信号
接收装置33接收到的压力数值与设定的压力值进行对比，判断反应室内压力 的变化状态，根据判断结构，向调节阀35下达调整的指令，调节阀35才艮据 指令，自动调整开合状态，从而达到调整反应室压力的目的。
本实用新型中，所述的压力计和调压装置都可以选择常规的与半导体器件 制作设备匹配的市售产品，例如，所述的调压装置例如是日本CKD抹式会社 生产的CKD阀，或者其它常规的蝴蝶阀(butter fly valve ),可以在较大的幅 度内调整反应室内的压力。
采用所述产品，本实用新型的具体工作流程为在恒压室内或者与恒压室 相连的管道上设置压力计，所述的压力计能及时检测到恒压室的压力，并将 压力的数值反馈至调压装置，调压装置接受压力计检测到的恒压室压力后， 对其数值进行判断，如果恒压室压力大于设定压力，则调压装置的调节阀加 大"开"的角度，使恒压室压力变小，如果恒压室压力小于设定压力，则调 压装置的调节阀减小"开，，的角度，使恒压室压力变大，以此保持恒压室内 的压力维持在设定值附近。
由于恒压室通过管道以及控制阀直接与反应室相连，当恒压室内的压力保 持恒定时，反应室内的压力也保持恒定，在反应室内放置晶圓，用于制作栅 介质层时，可以使栅介质层的厚度保持均匀。
采用本实施例所述的半导体器件制作设备，在现有的半导体器件制作设备 的基础上，设置与反应室以及控制阀连接的恒压室，并在恒压室内或者与恒 压室连接的管道上设置压力计，可以方便直观的检测恒压室内的压力，在恒 压室内压力发生变化时，通过压力计上的压力信号反馈传感器将压力变化的 信号反馈至调压装置，通过调压装置的调节阀对恒压室的压力进行调整，当 恒压室的压力保持恒定时，与恒压室相连的反应室的压力也相应的保持恒定， 一方面，保证反应室内压力的稳定性，另一方面，减少了对现有的半导体器 件制作设备的改进，现有的半导体器件制作设备可直接连接在所述的恒压室上。
采用本实施例所述的半导体器件制作设备，可以使恒压室以及反应室内
的压力波动在0.2torr (2.6Pa)左右，制作栅介质层时，避免了反应室内压力 波动较大导致的栅介质层厚度均匀度降低的缺陷。
参考附图6所示，为采用本实施例所述的半导体器件制作设备，在不同 的时间内，反应室内压力的变化图，乂人图中可以看出，反应室内的压力变化 幅度小于0.4torr。
参考附图7所示，为采用本实施例所述的半导体器件制作设备，在不同 的时间内，制作的栅介质层的厚度变化图，从图中可以看出，栅介质层的厚 度变化在0.3 A左右。
实施例2
本实施例提供一种半导体器件制作系统，参考附图8所示，包括， 一个 以上的半导体器件制作设备，如附图中的设备一，设备二，......设备N,与
所述一个以上的半导体器件制作设备分别单独连通的恒压室200，用于检测恒 压室压力的压力计250,通过管道210与恒压室200相连的调压装置220，所 述调压装置220与大气环境连通。
本实施例中，所述的半导体器件制作设备一，设备二，......设备N的结
构都可以参考附图9所示，包括反应室300，与反应室300通过管道310连通 的控制阀320。
所述的设备一，设备二，......设备N的控制阀分别通过管道1,管道2，......
管道N与恒压室200连接，从而，将设备一，设备二，......设备N的反应室
与恒压室连接起来。
所述的反应室300为放置晶圆并进行半导体制作工艺的工艺腔，以制作 栅介质层的炉管设备为例，晶圓放置在反应室300内，在晶圓表面形成栅介 质层时，反应气体通过反应室300的进气管道(图中未示出)通入反应室300 内，在反应室300内发生化学反应，生成栅介质层。
反应室内产生的有害气体通过控制阀320以及与控制阀320连接的恒压 室200排出，并且，控制阀320以及恒压室用于调节反应室内的压力，以保 证进行半导体器件制作工艺中反应室内的压力符合工艺要求。
控制阀320为本领域技术人员熟知的常规的控制阀门，通过调节所述控 制阀门开关的角度调节反应室与恒压室之间的压力差。
在栅介质层的制作工艺中，通常采用炉管(fiimace)设备，所述的反应 室300即为炉管设备的反应室(chamber )。
本实施例所述的恒压室200为一个密闭的独立腔室，对其结构，形状等 没有过多的限制。
本实施例所述的管道310是与恒压室200连接的排气管道， 一方面，用来 控制恒压室200内的压力，另一方面，用于排出恒压室200内产生的气体。
为了有效控制恒压室200内的压力恒定，本实施例所述的炉管设备，在排 气管道210上连接调压装置220,调压装置220的一端与恒压室相连，另一端， 通过管道230连通大气。
为了随时观测恒压室内的压力，在恒压室内或者恒压室和调压装置220连 接的管道上设置有压力计250。进行栅介质层的制作工艺时，如果调压装置 220处于全开状态，则恒压室内的压力应该与环境的压力相同，即为大气压力， 因为大气压力随着季节、温度等发生变化，恒压室内的压力也会随着环境压 力的改变而改变。因此，在环境压力发生变化时，需要调节调压装置的状态， 使恒压室内的压力保持恒定。
在本实用新型的一个实施例中，所述的调压装置220为常规的手动调节 阀，进行栅介质层的制作工艺时，压力计250显示出反应室内的压力后，根 据显示的压力，手动调节所述的调压装置，使反应室压力保持恒定。
在本实用新型的另一个实施例中，参考附图10所示，所述的压力计250
具有压力信号传感器41，感应反应室的压力；与压力信号传感器连接的压力 信号发射装置42，用于接收压力信号传感器感受到的压力信号并发出所述压 力信号。在反应室内压力发生变化时，压力计的压力信号传感器41感应到反 应室的压力，并将压力信号传送至压力信号发射装置42,将所述的压力信号 传送至调压装置，通过调压装置调整反应室内的压力。本实用新型中，所述 的压力计还可以是本领域技术人员熟知的任何与炉管设备型号匹配的市售产品.
参考附图IO所示，所述的调压装置220具有压力信号接收装置43，可以 接收从压力计传送来的压力数值，控制装置44，所述的控制装置将压力信号 接收装置33接收到的压力数值与设定的压力值进行对比，判断反应室内压力 的变化状态，根据判断结构，向调节阀45下达调整的指令，调节阀45根据 指令，自动调整开合状态，从而达到调整反应室压力的目的。
本实用新型中，所述的压力计和调压装置都可以选择常规的与半导体器 件制作设备匹配的市售产品，例如，所述的调压装置例如是日本CKD林式会 社生产的CKD阀，或者其它常*见的蝴*某阀(butter fly valve )，可以在專交大的幅度内调整反应室内的压力。
通过在恒压室内或者与恒压室相连的管道上设置压力计，所述的压力计 能及时检测到恒压室的压力，并将压力的数值反馈至调压装置，调压装置接 受压力计检测到的恒压室压力后，对其数值进行判断，如果恒压室压力大于 设定压力，则调压装置的调节阀加大"开"的角度，使恒压室压力变小，如 果恒压室压力小于设定压力，则调压装置的调节阀减小"开，，的角度，使恒 压室压力变大，以此保持恒压室内的压力维持在设定值附近。由于设备一，设备二，......设备N的反应室分别通过控制阀以及管道一，管道二，......管道N直接与反应室相连，当恒压室内的压力保持恒定时，反应室内的压力也保持恒定，在反应室内放置晶圆，用于制作栅介质层时，可
以使栅介质层的厚度保持均匀。
本实施例所述的半导体器件制作系统将若干半导体器件制作设备通过管 道连接至同 一个恒压室中，通过压力计和压力调节设备保持恒压室中的压力 保持恒定，从而在不改动现有的若干半导体器件制作设备的条件下，同时保 证若干半导体器件制作设备反应室压力的稳定，降低了设备的改进成本，提 高了半导体器件制作设备工作的稳定性，提高制作栅介质层时形成的栅介质 层的厚度均匀性。
采用本实施例所述的半导体器件制作设备，可以使恒压室以及若干反应
室内的压力波动都维持在0.2torr (2.6Pa)左右，制作栅介质层时，避免了反 应室内压力波动较大导致的栅介质层厚度均匀度降低的缺陷。
反应室内的压力变化以及形成的栅介质层的厚度变化数据见附图6和附 图7所示。
虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，但本实用新型并非限定于此。 任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更 动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求1.一种半导体器件制作设备，包括反应室；通过连接管与反应室连接的控制阀；其特征在于，还包括恒压室，所述控制阀通过管道与恒压室连通；用于检测反应室压力的压力计；通过管道与恒压室相连的调压装置，所述调压装置与大气环境连通。
2. 根据权利要求1所述的半导体器件制作设备，其特征在于，所述压力 计与恒压室连通。
3. 根据权利要求1所述的半导体器件制作设备，其特征在于，所述压力 计与连接恒压室和调压装置的管道连通。
4. 根据权利要求1所述的半导体器件制作设备，其特征在于，所述的压 力计包括压力信号传感器，感应反应室的压力；与压力信号传感器连接的 压力信号发射装置，用于接收压力信号传感器感受到的压力信号并发出所述 压力信号。
5. 根据权利要求1所述的半导体器件制作设备，其特征在于，所述的调 压装置包括压力信号接收装置，接收从压力计传送来的压力数值，控制装 置，判断压力信号接收装置接收到的压力数值，向调节阀下达调整的指令； 调节阀，根据指令，自动调整开合状态。
6. —种半导体器件制作系统，其特征在于，包括， 一个以上的半导体器 件制作设备，与所述一个以上的半导体器件制作设备分别连通的恒压室，用 于检测恒压室压力的压力计，通过管道与恒压室相连的调压装置，所述调压 装置与大气环境连通。
7. 根据权利要求6所述的半导体器件制作系统，其特征在于，所述的半 导体器件制作设备包括反应室；与反应室通过管道连通的控制阀，所述控制阀通过管道连接至恒压室。
8. 根据权利要求6所述的半导体器件制作系统，其特征在于，所述压力 计与恒压室连通。
9. 根据权利要求6所述的半导体器件制作系统，其特征在于，所述压力计与连接恒压室和调压装置的管道连通。
10. 根据权利要求6所述的半导体器件制作系统，其特征在于，所述的压 力计包括压力信号传感器，感应反应室的压力；与压力信号传感器连接的 压力信号发射装置，用于接收压力信号传感器感受到的压力信号并发出所述 压力信号。
11. 根据权利要求6所述的半导体器件制作系统，其特征在于，所述的调 压装置包括压力信号接收装置，接收从压力计传送来的压力数值，控制装 置，判断压力信号接收装置接收到的压力数值，向调节阀下达调整的指令； 调节阀，根据指令，自动调整开合状态。
专利摘要本实用新型提供一种半导体器件制作设备，包括反应室；通过连接管与反应室连接的控制阀；恒压室，所述控制阀通过管道与恒压室连通；用于检测反应室压力的压力计；通过管道与恒压室相连的调压装置，所述调压装置与大气环境连通。本实用新型还提供一种半导体器件制作系统，包括，一个以上的半导体器件制作设备，与所述一个以上的半导体器件制作设备分别连通的恒压室，用于检测恒压室压力的压力计，通过管道与恒压室相连的调压装置，所述调压装置与大气环境连通。所述的半导体器件制作设备以及系统在不改变现有的半导体器件制作设备的基础上，保持反应室内压力的稳定，提高了形成的栅介质层的厚度均匀性。
文档编号H01L21/00GK201194219SQ200820080410
公开日2009年2月11日 申请日期2008年5月5日 优先权日2008年5月5日
发明者丁敬秀, 范建国, 陆文怡, 陆肇勇 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司