專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氮化硅薄膜的生成裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化硅薄膜的生成裝置及方法。
背景技術(shù)：
氮化硅(Si3N4)薄膜因?yàn)槠渚哂懈呓殡姵?shù)而被作為介電材料廣泛應(yīng)用在半導(dǎo) 體制造領(lǐng)域，如制造閃存的工藝?yán)镄枰粚覱NO層作為浮置閘(FloatingGate)機(jī)控制閘 (ControlGate)之間的介電材料。ONO中的“O”代表Si02薄膜，ONO中的“N”貝Ij 代表Si3N4薄膜。另外，氮化硅薄膜不易被氧分子滲透，利用這一優(yōu)點(diǎn)，把它作為罩幕層 (Masking Layer),可以在場(chǎng)氧化層制作時(shí)，防止晶片表面的主動(dòng)區(qū)域(Active Area)受氧 化，從而起到保護(hù)該主動(dòng)區(qū)域的作用。氮化硅薄膜目前在業(yè)界大都以LPCVD (低壓化學(xué)氣相沉積)方法生產(chǎn)，用二氯 二氫硅(DCS)和氨氣(NH3)之間的反應(yīng)生產(chǎn)該薄膜。業(yè)界低壓化學(xué)氣相沉積(LowPressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)方法
生產(chǎn)氮化硅已經(jīng)很成熟，已經(jīng)可以大量用于生產(chǎn)，它的化學(xué)反應(yīng)式具體如下3SiH2Cl2+7NH3 — Si3N4+3NH4Cl+3HCl+6H2目前在使用LPCVD方法生產(chǎn)氮化硅的過(guò)程中，由于DCS的冷凝點(diǎn)較低，遇冷即 液化，為了避免它在氣體管路內(nèi)液化，通常在管路外面包上加熱帶，對(duì)管路進(jìn)行保溫， 使管路內(nèi)部的DCS保持氣態(tài)，在生產(chǎn)氮化硅薄膜的過(guò)程中，如果加熱效果不好或者氣體 管路設(shè)計(jì)不合理，會(huì)導(dǎo)致在生產(chǎn)過(guò)程中DCS很容易冷凝，當(dāng)冷凝的DCS從管路內(nèi)送到反 應(yīng)腔(爐管)，因?yàn)榉纸膺^(guò)快，來(lái)不及與NH3充分反應(yīng)，從而形成顆粒狀物質(zhì)粘附在晶圓 表面，影響生成的氮化硅薄膜的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種氮化硅薄膜的生成裝置及方法，用以解決現(xiàn)有生產(chǎn)氮 化硅薄膜的過(guò)程中二氯二氫硅易冷凝，在爐管中形成顆粒狀物質(zhì)，從而影響生成的氮化 硅薄膜質(zhì)量的問(wèn)題。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種氮化硅薄膜的生成裝置，包括用于通入二氯二氫硅 DCS氣體的第一管路、用于通入氨氣NH3的第二管路和低壓化學(xué)氣相沉積LPCVD反應(yīng) 腔；所述第一管路外表面包裹有加熱帶，所述第一管路和第二管路分別與所述LPCVD反 應(yīng)腔相連，還包括第三管路，所述第三管路與所述第一管路連通，用于在停止向所述 LPCVD反應(yīng)腔中通入DCS氣體后，向所述第一管路中通入能夠?qū)⑺龅谝还苈分袣埩舻?DCS氣體排出至所述LPCVD反應(yīng)腔的第一氣體。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種生成氮化硅薄膜的方法，分別通過(guò)第一管路和第二管 路向低壓化學(xué)氣相沉積LPCVD反應(yīng)腔中通入二氯二氫硅DCS氣體和氨氣NH3,所述DCS 氣體和NH3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氮化硅薄膜，在停止向所述LPCVD反應(yīng)腔中通入DCS氣體后，還包括通過(guò)與所述第一管路連通的第三管路，向所述第一管路中通入能夠?qū)⑺龅谝?管路中殘留的DCS氣體排出至所述LPCVD反應(yīng)腔的第一氣體；被排出的DCS氣體與所述NH3繼續(xù)反應(yīng)生成氮化硅薄膜。本發(fā)明實(shí)施例的有益效果包括本發(fā)明實(shí)施例提供的一種氮化硅薄膜的生成裝置及方法，通過(guò)第一管路和第二 管路分別向LPCVD反應(yīng)腔中通入DCS氣體和NH3, DCS氣體和NH3反應(yīng)生成氮化硅薄 膜，并且在LPCVD反應(yīng)結(jié)束，停止向第一管路中通入DCS氣體之后，通過(guò)與第一管路相 連通的第三管路向第一管路中通入能夠?qū)⒌谝还苈分袣埩舻腄CS氣體排出至LPCVD反應(yīng) 腔的第一氣體，將第一管路中殘留的DCS氣體及時(shí)排出，并與第二管路通入的NH3繼續(xù) 發(fā)生反應(yīng)，生成氮化硅薄膜。避免了第一管路中殘留的DCS氣體易冷凝進(jìn)入LPCVD反 應(yīng)腔，形成顆粒附著在晶圓表面的問(wèn)題，保證了晶圓表面氮化硅薄膜的生成質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的氮化硅薄膜的生成裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的氮化硅薄膜的生成方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明提供的一種氮化硅薄膜的生成裝置及方法的具體實(shí)施 方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種氮化硅薄膜的生成裝置，包括用于通入DCS氣體的 第一管路、用于通入NH3的第二管路、第三管路和LPCVD反應(yīng)腔；其中第一管路外表面包裹有加熱帶，第一管路和第二管路分別與LPCVD反應(yīng)腔相 連；第三管路與第一管路相連通，用于在停止向所述LPCVD反應(yīng)腔中通入DCS氣體 后，向第一管路中通入能夠?qū)⒌谝还苈分袣埩舻腄CS氣體排出至LPCVD反應(yīng)腔的第一氣 體。 下面以一個(gè)具體的實(shí)例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例提供的氮化硅薄膜的生成裝置的具 體結(jié)構(gòu)及工作原理。該具體實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，第一管路101的外表面包裹有加熱帶(圖 1中省略未示意出)，起保溫作用。第一管路101上具體設(shè)置有第一電子閥1011、DCS 流量控制器(DCS MFC) 1012和第二電子閥1013 ；其中DCS流量控制器1012設(shè)置于第一電子閥1011和第二電子閥1013之間；第一電子閥1011用于控制外部輸入的DCS氣體通入第一管路101 ；DCS流量控制器1012用于調(diào)節(jié)通入第一管路101中的DCS氣體的流量；第二電子閥1013用于控制調(diào)節(jié)流量后的DCS氣體輸入至LPCVD反應(yīng)腔102。第三管路103與第一管路101相連通，第三管路103與第一管路101之間的連通 口位于第一電子閥1011與DCS流量控制器1012之間。如圖1所示，第三管路103上設(shè)置有第三電子閥1031，第三電子閥1031用于控制第一氣體輸入第三管路103。在本發(fā)明實(shí)施例中，第一氣體指的是在停止向所 述LPCVD反應(yīng)腔中通入DCS氣體后，能夠?qū)⒌谝还苈?01中殘留的DCS氣體排出至 LPCVD反應(yīng)腔102的氣體，第一氣體可采用不與DCS或者胃3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體，優(yōu) 選采用氮?dú)?N2)和惰性氣體等。第二管路104是用于向LPCVD反應(yīng)腔102通入NH3的管路，第二管路104上設(shè) 置有第四電子閥1041、第五電子閥1043和NH3流量控制器(NH3MFC) 1042 ；其中 NH3流量控制器1042設(shè)置于第四電子閥1041和第五電子閥1043之間；第四電子閥1041用于控制NH3氣體通入第二管路104 ；NH3流量控制器1042用于調(diào)節(jié)第二管路104中NH3的流量；第五電子閥1043用于控制調(diào)節(jié)流量后的NH3輸入至LPCVD反應(yīng)腔102。下面詳細(xì)介紹上述氮化硅薄膜的生成裝置的工作原理。在DCS與NH3進(jìn)行化學(xué) 反應(yīng)生成氮化硅薄膜的過(guò)程中，同時(shí)開(kāi)啟第一管路101上的第一電子閥1011和第二電子 閥1013，以及第二管路104上的第四電子閥1041和第五電子閥1043 ；關(guān)閉第三管路103上的第三電子閥1031 ；第一管路101上的DCS流量控制器和第二管路104上的NH3流量控制器調(diào)節(jié)氣 體流量。DCS氣體通過(guò)有加熱帶的第一管路101進(jìn)入LPCVD反應(yīng)腔102內(nèi)，與通過(guò)第二 管路104通入的NH3S生化學(xué)反應(yīng)，生成氮化硅薄膜。氮化硅薄膜的厚度可以通過(guò)控制 通入氣體進(jìn)行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間來(lái)控制。當(dāng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的時(shí)間結(jié)束后，第一管路101上的第一電子閥1011被關(guān) 閉；而第一管路101上的第二電子閥1013、第二管路上的第四電子閥1041和第五電子閥 1043還保持開(kāi)啟狀態(tài)，由于LPCVD反應(yīng)腔102內(nèi)為真空，從第一電子閥1011至LPCVD 反應(yīng)腔102的一段管路中還有殘余的DCS氣體，為了避免殘余的DCS氣體冷凝后進(jìn)入 LPCVD反應(yīng)腔102形成附著在晶圓上的顆粒，在關(guān)閉第一電子閥1011之后，打開(kāi)第三管 路103上的第三電子閥1031，向第三管路103中通入例如氮?dú)猓ㄈ氲牡獨(dú)饨?jīng)過(guò)第三管路 103進(jìn)入第一管路101，繼而進(jìn)入LPCVD反應(yīng)腔102的腔體中，同時(shí)將第一管路101中殘 余的DCS氣體及時(shí)地從第一管路101中排出，殘余的DCS氣體被排出進(jìn)入LPCVD反應(yīng) 腔102之后，與第二管路104通入的NH3繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，這樣就保證了第一管路101中不 再有DCS氣體殘留。反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉所有的電子閥門(mén)。基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種氮化硅薄膜的生成方法，由 于該方法基于前述氮化硅薄膜的生成裝置實(shí)現(xiàn)，所解決問(wèn)題的原理與前述一種氮化硅薄 膜的生成裝置的工作原理相似，因此該方法的具體實(shí)施可以參見(jiàn)裝置的實(shí)施，重復(fù)之處 不在贅述。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種氮化硅薄膜的生成方法，如圖2所示，包括S201、通過(guò)第一管路向LPCVD反應(yīng)腔中通入DCS氣體；通過(guò)第二管路向 LPCVD反應(yīng)腔中通入NH3 ； DCS氣體和NH3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氮化硅薄膜；S202、LPCVD反應(yīng)結(jié)束后，通過(guò)與第一管路連通的第三管路，向第一管路中通 入能夠?qū)⒌谝还苈分袣埩舻腄CS氣體排出至LPCVD反應(yīng)腔的第一氣體；S203、被排出的DCS氣體與NH3繼續(xù)反應(yīng)生成氮化硅薄膜。
上述步驟S202中的第一氣體，包括但不限于氮?dú)狻⒍栊詺怏w或者其他與所述 DCS或NH3不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體。上述步驟S201中，通過(guò)第一管路向LPCVD反應(yīng)腔中通入DCS氣體，包括通過(guò)第一管路上的第一電子閥向第一 管路中通入DCS氣體，經(jīng)第一管路上的 DCS流量控制器調(diào)節(jié)DCS氣體的流量后，通過(guò)第二電子閥將調(diào)節(jié)流量后的DCS氣體輸入 至LPCVD反應(yīng)腔。上述步驟S201中，通過(guò)第二管路向LPCVD反應(yīng)腔中通入NH3,具體包括通過(guò)第二管路上的第四電子閥向第二管路中通入NH3,經(jīng)第二管路上的NH3流 量控制器調(diào)節(jié)NH3的流量后，通過(guò)第五電子閥將調(diào)節(jié)流量后的NH3輸入至LPCVD反應(yīng) 腔。上述步驟S203中，在停止向LPCVD反應(yīng)腔中通入DCS氣體后，通過(guò)與第一管 路連通的第三管路，向第一管路中通入所述第一氣體，具體包括關(guān)閉第一管路上的第一電子閥，開(kāi)啟第一管路上的第二電子閥以及第三管路上 的第三電子閥，將第一氣體經(jīng)過(guò)第三管路和第一管路之間的連通口通入到第一管路中。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種氮化硅薄膜的生成裝置及方法，通過(guò)第一管路和第二 管路分別向LPCVD反應(yīng)腔中通入DCS氣體和NH3, DCS氣體和NH3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成 氮化硅薄膜，并且在LPCVD反應(yīng)過(guò)程結(jié)束，停止向第一管路中通入DCS氣體之后，通過(guò) 與第一管路相連通的第三管路向第一管路中通入能夠?qū)⒌谝还苈分袣埩舻腄CS氣體排出 至LPCVD反應(yīng)腔的第一氣體，將第一管路中殘留的DCS氣體及時(shí)排出，并與第二管路通 入的胃3繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，生成氮化硅薄膜。避免了第一管路中殘留的DCS氣體易冷凝進(jìn) 入LPCVD反應(yīng)腔，形成顆粒附著在晶圓表面的問(wèn)題，保證了晶圓表面氮化硅薄膜的生成 質(zhì)量。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的 精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的 范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氮化硅薄膜的生成裝置，包括用于通入二氯二氫硅DCS氣體的第一管路、 用于通入氨氣NH3的第二管路和低壓化學(xué)氣相沉積LPCVD反應(yīng)腔；所述第一管路外表面 包裹有加熱帶，所述第一管路和第二管路分別與所述LPCVD反應(yīng)腔相連，其特征在于， 還包括第三管路，所述第三管路與所述第一管路連通，用于在停止向所述LPCVD反應(yīng) 腔中通入DCS氣體后，向所述第一管路中通入能夠?qū)⑺龅谝还苈分袣埩舻腄CS氣體排 出至所述LPCVD反應(yīng)腔的第一氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一管路上設(shè)置有第一電子閥、第二 電子閥和DCS流量控制器；所述DCS流量控制器設(shè)置于所述第一電子閥和第二電子閥之 間；所述第一電子閥用于控制DCS氣體通入第一管路；所述DCS流量控制器用于調(diào) 節(jié)所述DCS氣體的流量；所述第二電子閥用于控制調(diào)節(jié)流量后的DCS氣體輸入至所述 LPCVD反應(yīng)腔；所述第三管路與所述第一管路之間的連通口位于所述第一電子閥與所述DCS流量控 制器之間。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第三管路上設(shè)置有第三電子閥，用于 控制所述第一氣體通入所述第三管路。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二管路上設(shè)置有第四電子閥、第五 電子閥和NH3流量控制器；所述NH3流量控制器設(shè)置于所述第四電子閥和第五電子閥之 間；所述第四電子閥用于控制NH3氣體通入第二管路；所述NH3流量控制器用于調(diào)節(jié)所 述NH3的流量；所述第五電子閥用于控制調(diào)節(jié)流量后的NH3輸入至所述LPCVD反應(yīng)腔。
5.一種生成氮化硅薄膜的方法，分別通過(guò)第一管路和第二管路向低壓化學(xué)氣相沉積 LPCVD反應(yīng)腔中通入二氯二氫硅DCS氣體和氨氣NH3,所述DCS氣體和NH3發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)生成氮化硅薄膜，其特征在于，在停止向所述LPCVD反應(yīng)腔中通入DCS氣體后，還 包括通過(guò)與所述第一管路連通的第三管路，向所述第一管路中通入能夠?qū)⑺龅谝还苈?中殘留的DCS氣體排出至所述LPCVD反應(yīng)腔的第一氣體；被排出的DCS氣體與所述NH3繼續(xù)反應(yīng)生成氮化硅薄膜。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過(guò)第一管路向LPCVD反應(yīng)腔中通入 DCS氣體，包括通過(guò)所述第一管路上的第一電子閥向第一管路中通入DCS氣體，經(jīng)第一管路上的 DCS流量控制器調(diào)節(jié)所述DCS氣體的流量后，通過(guò)第二電子閥將調(diào)節(jié)流量后的DCS氣體 輸入至所述LPCVD反應(yīng)腔。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過(guò)第二管路向LPCVD反應(yīng)腔中通入 NH3,包括通過(guò)第二管路上的第四電子閥向第二管路中通入NH3,經(jīng)第二管路上的NH3流量控 制器調(diào)節(jié)所述NH3的流量后，通過(guò)第五電子閥將調(diào)節(jié)流量后的NH3輸入至所述LPCVD反 應(yīng)腔。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在停止向所述LPCVD反應(yīng)腔中通入DCS氣體后，通過(guò)與所述第一管路連通的第三管路，向第一管路中通入所述第一氣體，包 括關(guān)閉所述第一管路上的第一電子閥，開(kāi)啟所述第一管路上的第二電子閥以及第三管 路上的第三電子閥，將所述第一氣體經(jīng)過(guò)所述第三管路和所述第一管路之間的連通口通 入到第一管路中。
9.如權(quán)利要求5-8中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述第一氣體包括 氮?dú)狻⒍栊詺怏w或者其他與所述DCS或NH3不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氮化硅薄膜的生成裝置及方法，其中裝置包括用于通入DCS氣體的第一管路、用于通入NH3的第二管路、與第一管路連通的第三管路以及LPCVD反應(yīng)腔；第一管路和第二管路分別與LPCVD反應(yīng)腔相連，第三管路用于在停止向LPCVD反應(yīng)腔中通入DCS氣體后，向第一管路中通入能夠?qū)⒌谝还苈分袣埩舻腄CS氣體排出至LPCVD反應(yīng)腔的第一氣體。本發(fā)明提供的氮化硅薄膜的生成裝置及方法，能夠在LPCVD反應(yīng)結(jié)束后，及時(shí)將第一管路中殘留的DCS氣體排出，避免了第一管路中殘留的DCS氣體冷凝進(jìn)入LPCVD反應(yīng)腔，形成顆粒附著在晶圓表面的問(wèn)題，保證了晶圓表面氮化硅薄膜的生成質(zhì)量。
文檔編號(hào)C23C16/34GK102021531SQ20091009285
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者徐威, 秦正健, 黃辛庭 申請(qǐng)人:北大方正集團(tuán)有限公司, 深圳方正微電子有限公司