專利名稱：化學氣相沉積設備及其晶舟的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種化學氣相沉積 設備及其晶舟。
背景技術：
半導體集成電路芯片的工藝制作利用批量處理技術，在同 一硅晶片 上形成大量各種類型的復雜器件，并將其互相連接以具有完整的電子功 能。其中，任一步工藝中所產生的缺陷，都可能會導致電路的制作失敗。
隨著超大規才莫集成電路(ULSI， Ultra Large Scale Integration)的迅 速發展，芯片的集成度越來越高，器件的尺寸越來越小，相應地，在工 藝制作中產生的足以影響器件成品率的缺陷的尺寸越來越小，給半導體 器件的制作提出了更高的要求。 一些在大尺寸器件制作過程中無關緊要 的因素，在小尺寸器件制作過程中卻可能會對器件的成品率等帶來較大 的影響。
以化學氣相沉積工藝為例，當器件尺寸縮小至90nn^支術結點以下時， 為提高光刻的精度，對晶片的水平度要求相應地提高了。但在對經過化 學氣相沉積處理的晶片進行水平檢測時，往往出現檢測失敗的現象。圖l 為現有的化學沉積多晶>法薄膜后的晶片的水平4企測結果圖，如圖l所示， 晶片100上的區域101明顯不平，導致該晶片水平檢測不過關。
上述晶片水平檢測不過關表明晶片表面凹凸不平，這會使得光刻時 晶片各區域適宜的聚焦傳不相同，易出現失焦問題，進而導致光刻后圖 形不清晰，甚至出現形變，影響到器件的性能及成品率。
2004年3月24日公開的公開號為CN1484069的中國專利公開了 一種 制造薄膜晶體管液晶顯示器的絕緣薄膜的組合設備，其設置轉移系統位 于晶舟站與化學氣相沉積裝置之間，清洗室鄰近轉移系統。其可以實現 當晶片從晶舟站由轉移系統進入化學氣相沉積裝置后，先進行第一次沉積，以沉積約預定厚度的一半的絕緣薄膜；然后，晶片再由轉移系統進 入清洗室中，以濕式清洗將絕緣薄膜中的微粒清除；之后，再由轉移系 統進入化學氣相沉積裝置進行第二次沉積，以補足預定厚度的絕緣薄膜。 該中國專利提出的設備可以減少形成的絕緣薄膜內的殘留微粒，但對于 上述晶片水平檢測不過關的問題沒有明顯改善。

實用新型內容
本實用新型提供一種化學氣相沉積設備及其晶舟，以 文善現有化學 氣相沉積后晶片水平^r測不過關的現象。
為達到上述目的，本實用新型提供的一種化學氣相沉積設備，包括 爐管和放置于所述爐管內的晶舟，所述晶舟包括第一端部和與所述第一 端部相對的第二端部，在所述第一端部和第二端部之間具有多個相互平 行的、用于放置晶片的晶片插槽，且每個所述晶片插槽具有至少兩個相 互分離、用于支撐晶片的支撐架，其中，每一個所述支撐架所在的平面 向所述第一端部所在的平面傾斜第一角度。
本實用新型具有相同或相應技術特征的一種用于化學氣相沉積設 備的晶舟，包括第一端部和與所述第一端部相對的第二端部，在所述第 一端部和第二端部之間具有多個相互平行的、用于放置晶片的晶片插
槽，且每個所述晶片插槽具有至少兩個相互分離、用于支撐晶片的支撐 架，其中，每一個所述支撐架所在的平面向所述第一端部所在的平面傾 斜第一角度。
與現有技術相比，本實用新型具有以下優點
本實用新型的化學氣相沉積設備及其晶舟，通過將晶片插槽的支撐 架所在的平面向第一端部所在的平面傾斜一定角度，減小了晶片與支撐 架之間的接觸面積，改善了晶片背面的薄膜形成條件，防止薄膜在晶片 與支撐架的接觸區域附近沉積過厚，進而有效地解決了晶片在化學氣相 沉積后水平檢測不過關的問題。

圖1為現有的化學沉積多晶硅薄膜后的晶片的水平檢測結果圖； 圖2為現有的低壓化學氣相沉積設備的示意圖； 圖3為現有的化學氣相沉積設備中晶舟與晶片間的接觸示意圖； 圖4為本實用新型具體實施例中晶舟內側壁的放大示意圖。
具體實施方式

為使本實用新型的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面 結合附圖對本實用新型的具體實施方式
做詳細的說明。
本實用新型中的設備或裝置可以被廣泛地應用于各個領域中，并且
可利用許多適當的材料制作，下面是通過具體的實施例來加以說明，當 然本實用新型并不局限于該具體實施例，本領域內的普通技術人員所熟
知的一般的替換無疑地涵蓋在本實用新型的保護范圍內。
其次，本實用新型利用示意圖進行了詳細描述，在詳述本實用新型 實施例時，為了便于說明，表示結構的示意圖會不依一般比例作局部放 大，不應以此作為對本實用新型的限定，此外，在實際的制作中，應包 含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
為解決現有化學氣相沉積后晶片水平檢測不過關的問題，先要分析 出其產生的原因，并對其進行改造。為此，首先針對化學氣相沉積后的 晶片情況進行了分析。
現有的化學氣相沉積后晶片背面該位置處的薄膜厚度較厚，要明顯 高于晶片背面的其它位置，例如高于約0.1546 mm。正是因為這一晶片 背面薄膜厚度的不一致使得晶片水平檢測不過關，進而導致晶片在后續 的光刻工藝中出現失焦等問題。
接著，結合該多晶硅薄膜的生產設備--低壓化學氣相沉積設備的 結構及工作原理對其產生的原因進行分析。圖2為現有的低壓化學氣相沉積設備的示意圖，如圖2所示，該化學氣相沉積設備包括爐管301、 進氣裝置304、排氣口 303、置于爐管內的晶舟(Boat) 302、底座306 以及位于爐管外、給爐管加熱的加熱裝置(未示出)。通常低壓化學氣 相沉積設備的爐管由石英制成，其可以為立式爐管，也可以為臥式爐管， 本圖中所示的為立式爐管。
進行化學氣相沉積工藝時，先利用將底座306 (其與爐管301—起 形成沉積室的密閉空間)升入爐管內的方式，將帶有晶片的晶舟302升 入爐管內，并利用加熱裝置(未示出)將爐管301加熱至反應氣體發生 化學反應生成薄膜所需的溫度；然后，將用于生成薄膜材料的反應氣體 通過進氣裝置304導入爐管301內；此時，爐管301內的溫度已達到反 應氣體發生反應所需的溫度，該反應氣體在爐管301內混合后會發生化 學反應，在晶片表面聚集形成希望形成的固態薄膜和氣態產物(其中的 氣態產物可以通過排氣口 303排出)；最后取出晶片，完成晶片上薄膜 的生長。
在上述薄膜沉積過程中，薄膜不僅會形成于晶片的表面，也會同時 形成于晶片的背面。另外，在晶舟上通常會有多個相互平行的、用于放 置晶片的晶片插槽，而每個晶片插槽具有至少兩個支撐晶片邊緣的支撐 架，該支撐架與晶片背面有一定的接觸區。
圖3為現有的化學氣相沉積設備中晶舟與晶片間的接觸示意圖，如 圖3所示，圖中所示是晶舟的晶片插槽具有三個支撐架時晶片上形成的 接觸區410的情況，此時，晶舟與晶片400之間有三個4矣觸區410。經 過觀察發現，在兩個接觸區之間的區域401與圖1中水平檢測結構中出 現異常的區域101的位置相對應。
在晶片背面形成的薄膜具有異常區域，經過; 見察發現其位置及形狀 均與晶片插槽的支撐架的位置及形狀相符。
現有的晶舟上具有多個晶片插槽，每個晶片插槽具有至少兩個用于支撐晶片的支撐架。現有的支撐架是垂直于晶舟側壁、平行于晶片的。
通過上述觀察分析，認為正是由于用于放置晶片的晶舟的支撐架與 晶片背面的接觸，使得多晶硅在支撐架與晶片相接觸的區域的沉積厚度 較大，出現粘連，在晶片背面出現了薄膜厚度差，導致晶片的水平檢測 不過關，進而在光刻工藝中出現了失焦問題。
為此，本實用新型提出了一種新的化學氣相沉積設備，包括爐管和 放置于所述爐管內的晶舟，所述晶舟包括第一端部和與所述第一端部相 對的第二端部，在所述第一端部和第二端部之間具有多個相互平行的、 用于放置晶片的晶片插槽，且每個所述晶片插槽具有至少兩個相互分
離、用于支撐晶片支撐架，其中，每一個所述支撐架所在的平面向所述 第一端部所在的平面傾斜第一角度。
可選地，所述第一角度在3至5°之間。
其中，所述爐管可以為立式爐管。此時，所述第一端部位于所述立 式爐管的頂部，所述第二端部位于所述立式爐管的底部。
可選地，每個所述晶片插槽具有三個支撐架，其形狀可以為邊角圓 弧化后的長方體，且各邊的長度可以在15至50mm之間。
本實用新型還提出了一種用于化學氣相沉積設備的晶舟，所述晶舟 包括第一端部和與所述第一端部相對的第二端部，在所述第一端部和第 二端部之間具有多個相互平行的、用于放置晶片的晶片插槽，且每個所 述晶片插槽具有至少兩個相互分離、用于支撐晶片的支撐架，其中，每
一個所述支撐架所在的平面向所述第一端部所在的平面傾斜第一角度。 可選地，所述第一角度在3至5。之間。
可選地，每個所述晶片插槽具有三個支撐架。且所述支撐架的形狀 為邊角圓弧化后的長方體，其各邊的長度在15至50mm之間。
本實用新型通過將晶片插槽的支撐架所在的平面向第一端部所在 的平面傾斜一定角度，令晶片與支撐架之間的接觸由面接觸變為了線接觸，減小了晶片與支撐架之間的接觸面積，提高了晶片背面的薄膜形成 條件，防止薄膜在晶片與支撐架接觸區域附近沉積過厚，有效解決了晶 片在化學氣相沉積后水平檢測不過關的問題。
本實用新型具體實施例中的化學氣相沉積設備，包括爐管和放置于 所述爐管內的晶舟，圖4為本實用新型具體實施例中晶舟內側壁的放大
示意圖，如圖4所示，所述晶舟包括第 一端部701和與所述第 一端部701 相對的第二端部702，在所述第一端部701和第二端部702之間具有多 個相互平行的、用于放置晶片的晶片插槽，且每個所述晶片插槽具有至 少兩個相互分離、用于支撐晶片的支撐架(圖中所示支撐架711)。其中， 每一個所述支撐架711所在的平面向所述第一端部701所在的平面傾斜 第一角度710。
晶舟的各支撐架711所在的平面不再垂直于晶舟的側壁703,而是 向晶舟的第一端部701所在的平面傾斜了第一角度710。該第一角度710 不用太大，只要能令晶片與支撐架711之間的接觸面有所減小即可。如 可以設置該第一角度在15°以內，本實施例中選擇的較優的角度在3至 5°之間，如為3°、 4°或5°等。具體的第一角度710的大小，可以根據 爐管內進氣裝置的進氣口與晶片間的位置關系調整。
本實施例中的爐管為立式爐管，其內的晶舟的第一端部701位于該 立式爐管的頂部，第二端部702位于該立式爐管的底部。具體地，本實 施例中晶舟的支撐架711所在的平面向第一端部701所在的平面傾斜第 一角度710，即向立式爐管的頂部所在的平面傾斜第一角度710。
本實施例中每個晶片插槽具有三個支撐架711，圖中僅示出了其中 兩個。在本實用新型的其它實施例中，每個晶片插槽還可以有更少或更 多支撐架711，如可以有2個或4個等。
本實施例中的支撐架711為長方體，其邊角處均作了圓弧化處理， 以在能可靠放置晶片的前提下進一步減小該支撐架與晶片間的接觸面。同時，該圓弧化處理還可以有效減小薄膜在支撐架邊角處的積累，降低 該位置形成的薄膜的應力，起到減小爐管內顆粒污染的作用。
在本實用新型的其它實施例中，該支撐架還可以為圓形、正梯形或 倒梯形等，對于后兩個，其邊角同樣也可以作圓弧化處理，也可以達到 上述效果。
本實施例中的支撐架711各邊的長度可以在15至50mm之間，如 其與晶舟側壁的接觸邊長度可以為20mm、 30mm、 40mm或50mm等， 其由晶舟側壁延伸出來的邊長度可以為15mm、 25mm、 40mm或45mm 等。其具體的尺寸可以根據沉積薄膜的晶片尺寸進行調整，當晶片尺寸 較大時，該支撐架711的尺寸也可以適當增大。
本實施例中的晶舟是利用石英材料制成。
在本實用新型的其它實施例中，所用的爐管也可以為臥式的，此時， 晶舟的第一端部701位于該臥式爐管的封閉端，第二端部702位于該臥 式爐管的開口端。具體地，該實施例中晶舟的支撐架711所在的平面向 第一端部701所在的平面傾斜第一角度710,即向臥式爐管的封閉端所 在的平面傾斜第一角度710。
本實用新型的另 一 實施例中還提供了 一種用于化學氣相沉積設備 的晶舟，所述晶舟包括第一端部和與所述第一端部相對的第二端部，在 所述第 一端部和第二端部之間具有多個相互平行的、用于放置晶片的晶 片插槽，且每個所述晶片插槽具有至少兩個相互分離、用于支撐晶片的 支撐架，其中，每一個所述支撐架所在的平面向所述第一端部所在的平
面傾斜第一角度。
晶舟的各支撐架所在的平面不再垂直于晶舟的側壁，而是向晶舟的 第一端部所在的平面傾斜了第一角度。該第一角度不用太大，只要能令
晶片與支撐架之間的接觸面有所減小即可。如可以設置該第一角度在 15°以內，本實施例中選擇的較優的角度在3至5。之間，如為3°、 4。或5。等。
該實施例中的晶舟中每個晶片插槽具有三個支撐架，在本實用新型 的其它實施例中，每個晶片插槽還可以有更少或更多支撐架，如可以有
2個或4個等。
所述晶舟的支撐架為長方體，其與晶片相接觸的區域的投影為長方 形。本實施例中還對其邊角處作了圓弧化處理，以在能可靠放置晶片的 前提下進一步減小該支撐架與晶片間的接觸面。同時，該圓弧化處理還 可以有效減小薄膜在支撐架邊角處的積累，降低該位置形成的薄膜的應 力，起到減小爐管內顆粒污染的作用。
在本實用新型的其它實施例中，該支撐架與晶片相接觸的區域的投 影還可以為圓形、正梯形或倒梯形等，對于后兩種支撐架，其邊角同樣 也可以作圓弧化處理，也可以達到上述效杲。
本實施例中的支撐架各邊的長度可以在15至50mm之間，如其與 晶舟側壁的接觸邊長度可以為20mm、 30mm、 40mm或50mm等，其由 晶舟側壁延伸出來的邊長度可以為15mm、 25mm、 40mm或45mm等。 其具體的尺寸可以根據沉積薄膜的晶片尺寸進行調整，當晶片尺寸較大 時，該支撐架的尺寸也可以適當增大。
本實施例中的晶舟可以利用石英材料制成。
本實用新型上述實施例中的化學氣相沉積設備及其晶舟，通過將晶 舟的支撐架所在的平面向第一端部所在的平面傾斜一定角度，減小了晶 片與支撐架之間的接觸面積，改善了晶片背面的薄膜形成條件，防止薄 膜在晶片與支撐架的接觸區域附近沉積過厚而產生粘連，進而有效地解 決了晶片在化學氣相沉積后水平檢測不過關的問題。
本實用新型的上述實施例不僅可以應用于形成多晶硅薄膜的情形， 還可以應用于形成其它多種薄膜的生長，如氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、 碳化硅薄膜等。均可以有效防止晶片背面形成的薄膜厚度不均的問題，改善晶片的水平檢測結果，進而提高后續的光刻等工藝的完成質量，實 現產品質量及成品率的提高。
本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實 用新型，任何本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內，都 可以做出可能的變動和修改，因此本實用新型的保護范圍應當以本實用 新型權利要求所界定的范圍為準。
權利要求1、一種化學氣相沉積設備，包括爐管和放置于所述爐管內的晶舟，所述晶舟包括第一端部和與所述第一端部相對的第二端部，在所述第一端部和第二端部之間具有多個相互平行的、用于放置晶片的晶片插槽，且每個所述晶片插槽具有至少兩個相互分離、用于支撐晶片的支撐架，其特征在于每一個所述支撐架所在的平面向所述第一端部所在的平面傾斜第一角度。
2、 如權利要求1所述的化學氣相沉積設備，其特征在于所述第 一角度在3°至5°之間。
3、 如權利要求1所述的化學氣相沉積設備，其特征在于所述爐 管為立式爐管。
4、 如權利要求3所述的化學氣相沉積設備，其特征在于所述第 一端部位于所述立式爐管的頂部，所述第二端部位于所述立式爐管的底部。
5、 如權利要求1所述的化學氣相沉積設備，其特征在于每個所 述晶片插槽具有三個支撐架。
6、 如權利要求1所述的化學氣相沉積設備，其特征在于所述支 撐架的形狀為邊角圓弧化后的長方體。
7、 如權利要求6所述的化學氣相沉積"i殳備，其特征在于所述支 撐架各邊的長度在15mm至50mm之間。
8、 一種用于化學氣相沉積設備的晶舟，包括第一端部和與所述第 一端部相對的第二端部，在所述第一端部和第二端部之間具有多個相互 平行的、用于放置晶片的晶片插槽，且每個所述晶片插槽具有至少兩個 相互分離、用于支撐晶片的支撐架，其特征在于每一個所述支撐架所 在的平面向所述第一端部所在的平面傾斜第一角度。
9、 如權利要求8所述的晶舟，其特征在于所述第一角度在3。至 5°之間。
10、 如權利要求8所述的晶舟，其特征在于每個所述晶片插槽具有三個支撐架。
11、 如權利要求8所述的晶舟，其特征在于所述支撐架的形狀為 邊角圓弧化后的長方體。
12、 如權利要求11所述的晶舟，其特征在于所述支撐架各邊的 長度在15mm至50mm之間。
專利摘要本實用新型公開了一種化學氣相沉積設備，包括爐管和放置于所述爐管內的晶舟，所述晶舟包括第一端部和與所述第一端部相對的第二端部，在所述第一端部和第二端部之間具有多個相互平行的、用于放置晶片的晶片插槽，且每個所述晶片插槽具有至少兩個相互分離、用于支撐晶片的支撐架，其中，每一個所述支撐架所在的平面向所述第一端部所在的平面傾斜第一角度。本實用新型還公開了對應的一種應用于化學氣相沉積設備的晶舟。采用本實用新型的化學氣相沉積設備及其晶舟，可以有效解決晶片在化學氣相沉積后水平檢測不過關的問題。
文檔編號C23C16/44GK201347452SQ20082012306
公開日2009年11月18日 申請日期2008年10月21日 優先權日2008年10月21日
發明者翟立君, 星 趙 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司