[发明专利]氧化硅薄膜制备方法、氧化膜厚度控制装置及氧化炉

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种氧化硅薄膜制备方法氧化膜厚度控制装置及氧化炉。

背景技术

热氧化工艺是半导体工艺中最重要的氧化工艺之一。热氧化法的生长机制是硅在氧气或水气的外界下，进行热氧化，其化学反应式为：

Si(固体)+O₂(气体)→SiO₂(固体)            （1）

Si(固体)+2H₂O(气体)→SiO₂(固体)+2H₂(气体)（2）

热氧化工艺通常采用热氧化炉进行。常用的热氧化炉包括：反应腔，适于为热氧化反应提供平台；与反应腔连通的气源，适于为反应腔提供反应气体；加热反应腔的加热器。

对硅片采用热氧化工艺包括如下步骤：加热器对所述反应腔加热使得所述反应腔升至热氧化反应温度；所述气源向所述反应腔通入反应气体；将硅片载入所述反应腔中进行反应，使硅片在所述反应腔中进行预定时间的热氧化反应直至生长目标厚度的氧化硅薄膜。

但是，采用现有技术的热氧化工艺对不同批次的硅片生长氧化硅薄膜时，厚度不均一，不同批次硅片上的氧化硅薄膜厚度差异大。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种不同批次硅片生长氧化硅薄膜厚度差异小的氧化硅薄膜制备方法、氧化膜厚度控制装置及氧化炉。

为解决上述问题，本发明提供一种氧化硅薄膜制备方法，包括：提供热氧化炉，所述热氧化炉适于在硅片上生长若干批次的氧化硅薄膜，所述氧化硅薄膜具有相同的目标厚度，且生长不同批次的氧化硅薄膜时，热氧化炉的热氧化反应气压不同；获取热氧化炉基于不同热氧化反应气压下，氧化硅薄膜厚度与热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量关系曲线的一种或多种；在采用所述热氧化炉生长所述氧化硅薄膜时，根据获取的外界气压和所述关系曲线，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数以平衡不同批次的热氧化反应气压的波动。

可选的，还包括：基于待生长之前批次对待生长批次的热氧化反应气压的影响，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数以平衡不同批次的热氧化反应气压的波动。

可选的，基于待生长之前批次对待生长批次的热氧化反应气压的影响，调节所述热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量中的一种或多种工艺参数以平衡不同批次的热氧化反应气压的波动包括：获取氧化炉热氧化反应气压波动区间；将所述波动区间划分为若干子区间；根据所述子区间确定与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量；获取待生长批次的热氧化校正反应气压；根据与所述热氧化校正反应气压对应的子区间，选择与所述子区间对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量；并将所述对应的热氧化反应时间、热氧化反应温度、热氧化反应气体流量作为待生长批次的热氧化工艺条件。

可选的，所述热氧化校正反应气压的获取方法为：Atm_Revise=Atm_Actual-(THK_-1×R_-1+THK_-2×R_-2+THK_-3×R_-3-Target)/C；其中，Atm_Revise为热氧化校正反应气压；Atm_Actual为所述热氧化外界气压；THK_-1、THK_-2、THK_-3分别为待生长批次的前一批次、前二批次、前三批次硅片的氧化硅薄膜厚度；Target为目标厚度；R_-1、R_-2、R_-3分别为待生长批次的前一批次、前二批次、前三批次硅片对待生长批次的影响因子，C为气压与氧化硅薄膜厚度关联系数。

可选的，R_-1＞R_-2＞R_-3。

可选的，0.4≤R_-1≤0.6，0.2≤R_-2≤0.4，0.1≤R_-3≤0.3。