[发明专利]一种在氮化硅沉积工艺中去除氯化铵结晶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺技术，特别是涉及一种在氮化硅沉积工艺中 去除氯化铵结晶的方法。

背景技术

在晶圆(wafer)上沉积氮化硅是半导体制造中常见的一道工艺，通常 是从装载区(load area)将晶圆装片送入高温炉管(Tube)中进行氮化硅沉 积。由于沉积结束从高温炉管取片时，晶圆的温度比较高，可以达到600°～ 700°，所以通常还需要在取片时，利用通入的氮气对其进行降温。

具体地，图1显示了沉积氮化硅的操作设备示意图。操作人员可以将装 有一个或若干个晶圆的前开式晶圆盒(FOUP)101放置在装载口(Load Port) 102；设备的前开式晶圆盒传送部分(FOUP Transfer)103从装载口102将 FOUP传送到储备区(Stocker)104。当需要沉积氮化硅时，FOUP Transfer103 从Stocker104取出FOUP101放置在传送台(Stage)105上；晶圆传送部分 (Wafer Transfer)106将FOUP101中的晶圆装载到晶舟(Boat)107上，并 进行装片(load)过程将其升入被加热的炉管(Tube)108中密封。此后， 由于可以向Tube108中通入NH₃和SiH₂CL₂气体，这两种气体在高温条件 中反应，在晶圆上沉积氮化硅(Si₃N₄)。反应结束之后，需要进行取片(unload) 过程，即：将装载有晶圆的Boat107从Tube108降下来，再通入氮气(N₂) 使晶圆降温。

由于NH₃和SiH₂CL₂气体在Tube108中反应时，不但会生成Si₃N₄，还 会生成中间产物HCL，其化学反应式为：NH₃+SiH₂CL₂->Si₃N₄+HCL。 而中间产物HCL可以继续与NH₃生成氯化铵(NH₄CL)，其化学反应式为： HCL+NH₃->NH₄CL。当晶圆从高温600°～700°进行降温的过程中， NH₄CL可以在350°以及一个大气压下的条件下，在晶圆上产生结晶，可能 对后续工艺操作产生不利的影响。

图2是沉积氮化硅后的晶圆上产生NH₄CL结晶总体情况示意图。从图 2所示，晶圆表面黑色部分为结晶，大致有几十万个以上，属于较严重的情 况。图3是从扫描电镜下所观察到的一个NH₄CL结晶情况示意图。图中不 规则形状的颗粒为NH₄CL结晶，条状部分为晶圆表层自身的图形。由于 NH₄CL结晶阻挡了晶圆表层，将导致影响后续工艺的结果。假设后续工艺 是直接对有NH₄CL结晶的晶圆进行刻蚀，其刻蚀结果可能如图4所示。可 以清楚地看到，由于NH₄CL结晶的阻挡，刻蚀后仍然存在部分残留物痕迹， 不能达到理想的刻蚀效果。

现有技术中，为了去除晶圆上的NH₄CL结晶，通常需要利用水和化学 品等溶液来清洗晶圆，这必定会增加工艺成本和工艺时间。可见，现有技术 中还没有一种可以节约工艺成本和工艺时间来去除氯化铵结晶的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种在氮化硅沉积工艺中去除氯 化铵结晶的方法，可以节约工艺成本和工艺时间。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种在氮化硅沉积工艺中去除氯化铵结晶的方法，该方法包括：

从装载区将晶圆装片送入高温炉管进行氮化硅沉积；在结束氮化硅沉积从 高温炉管取片后，利用通入装载区的空气对晶圆进行降温处理；在降温处理过 程中，通入装载区的空气对氮化硅沉积中所产生的氯化铵结晶进行风化，直到 将晶圆降至预先设置的温度以下且风化完所有的氯化铵结晶为止。

上述方案中，所述通入装载区的空气是将所述晶圆装片送入高温炉管和将 所述晶圆温度降至预先设置的温度之间任一时间点开始通入的。