[发明专利]增加热处理反应室利用率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，尤其涉及增加热处理反应室利用率的方法。

背景技术

快速热处理技术是将芯片加热到设定温度，进行预定时间热处理的方法。快速热处理设备可以在将温度快速升至工艺要求的温度之后，又能快速冷却，通常升(降)温速度为20～250℃/秒。过去几年间，快速热处理技术已逐渐成为先进半导体制造必不可少的一项工艺，用于氧化、退火、金属硅化物的形成和快速热化学沉积。

然而，现有半导体工艺在各热处理步骤中，由于各个热处理过程采用的气体不同，因此不能在同一热处理反应室中进行不同工艺的处理。

现有在随机存储器单元的电容器形成过程中采用热处理工艺具体步骤如下：如图1所示，提供半导体衬底21，所述半导体衬底21中形成有隔离沟槽22，隔离沟槽22之间的区域为有源区；有源区的半导体衬底21上依次形成的栅介质层23、栅极24、栅极24两侧的侧墙25以及栅极24两侧的半导体衬底21中的源极26a和漏极26b构成MOS晶体管；在整个半导体衬底21上形成覆盖MOS晶体管的第一层间介电层27，用于半导体器件的纵向隔离。

在第一层间介电层27和栅介质层23中对着MOS晶体管的源极26a或者漏极26b或者栅极24的位置形成通孔27a；在第一层间介电层27上形成导电层28，且导电层28填充满通孔27a；对导电层28进行平坦化至露出第一层间介电层27。

如图2所示，在第一层间介电层27上形成第二层间介电层29，在对着第一层间介电层27中的通孔27a位置形成第一开口，所述第一开口暴露出第一层间介电层27的通孔27a及通孔27a中填充的导电层28。在第一开口内侧形成半球形颗粒多晶硅层30b和多晶硅层30a，作为电容器的第一电极。所述多晶硅层30a通过通孔27a中填充的导电层28与MOS晶体管的源极26a相电连接。形成所述半球形颗粒多晶硅层30b的目的为增大电容器的第一电极与后续形成的介质层之间的接触面积，增大电容器的电容。

将带有各膜层及器件的半导体衬底21放入充满氨气的热处理反应室40内进行热处理工艺，用以增强半球形多晶硅层30b的电介质常数。

如图3所示，然后，将带有各膜层及器件的半导体衬底21从热处理反应室40内取出；用化学气相沉积法在第二层间介电层29和半球形颗粒多晶硅层30b上沉积绝缘介质层31，用于电容器电极间的隔离，所述绝缘介质层31的材料可以是氧化硅、氧化铝、氧化钽、氧化镐或氧化铪等。

将带有各膜层及器件的半导体衬底21放入充满氧气的热处理反应室41内进行热处理工艺，以修复绝缘介质层31材料的缺陷并使其更致密。

如图4所示，用化学气相沉积法或原子层沉积法在绝缘介质层31上沉积第二金属层32，作为电容器的第二电极。

现有形成电容器的过程中，对半球形颗粒多晶硅层进行氨气热处理增强其电介质常数与进行以氧气热处理修复绝缘介质层材料的缺陷并使其更致密，是在两个不同的热处理反应室中进行的，导致了热处理反应室的利用率降低，产能下降。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种增加热处理反应室利用率的方法，防止热处理反应室的利用率降低，产能下降。

本发明提供一种增加热处理反应室利用率的方法，包括：将半导体衬底放入热处理反应室；向热处理反应室内通入第一气体，进行热处理工艺；将半导体衬底从热处理反应室内取出；在所述半导体衬底上沉积绝缘介质层；在充满第一气体的热处理反应室中放入虚拟片；抽出第一气体后，在反应室中通入第二气体；将具有绝缘介质层的半导体衬底放入热处理反应室，进行热处理工艺。

可选的，所述第一气体为氨气，第二气体为氧气。所述氧气的流量为1～50slm。

可选的，所述将第二气体完全充满热处理反应室的时间为大于等于10分钟。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：在热处理反应室中在抽出第一气体后，再将反应室中完全充满第二气体。在同一热处理反应室中通入不同的气体以满足不同热处理工艺的要求，使热处理反应室的利用率提高，进而产能也得到提高。

附图说明

图1至图4是现有工艺形成电容器过程中进行热处理的示意图；

图5是本发明增加热处理反应室利用率的具体实施方式流程图；

图6至图9是本发明形成电容器过程中增加热处理反应室利用率的实施例示意图。

具体实施方式

本发明在同一热处理反应室中通入不同的气体以满足不同热处理工艺的要求，使热处理反应室的利用率提高，进而产能也得到提高。