[发明专利]降低炉管工艺中Cu污染的炉管装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体工艺，尤其涉及一种降低高温长时间炉管工艺中Cu污染的炉管装置及其方法。

背景技术

在芯片生产过程中金属杂质的引入，特别是Cu的引入，会引起芯片良率的降低。比如在CMOS Image Sensors（CIS）中Cu杂质的引入会引起Dark Current，导致图像中形成白点。降低炉管工艺中铜杂质的含量是降低金属污染的最终要一环。

炉管高温退火是芯片生产过程中必不可少的步骤。高温退火可以修复对硅片进行刻蚀过程中的硅损伤，改善二氧化硅和硅的界面特性等。碳化硅的晶舟具有抗热性能好和热膨胀系数低等优点，在高温退火工艺常常采用碳化硅的晶舟，而在低温退火工艺时常采用石英的晶舟。

炉管高温退火环境下腔体内的金属离子主要有两个来源：

1）前面工艺带入的金属污染；

2）当前工艺引起的污染（主要在石英或碳化硅的部件中）。

附图1为硅片的表面和浅层的金属污染简图，其中，10为硅片，11为分布在硅片上的金属杂质。如附图2中所示，硅片的表面和浅层的金属污染经过热处理后，会迅速扩散到深处，成为硅片的缺陷。扩散到硅片深处的金属污染很难再被去除，随着不同工艺的进行亦会形成金属的累积。金属污染的存在会影响到芯片的性能，造成产品良率的降低。

由于硅片尺寸越来越大，炉管直径也相应的增加，在进行多次成膜后，炉管内的残留物的金属离子和高分子聚合物残余物越来越多，如果不定期去除，可能形成金属污染和颗粒来源，从而影响工艺良率和产品稳定性。

现有的技术中常常采用1,1,1-三氯乙烷（TCA）或HCl来去除残留的金属离子，由于1,1,1-三氯乙烷（TCA）或HCl会给环境带来极大的危害，且在操作的过程中，TCA或HCl容易造成操作事故，出于环境保护和安全性考虑，采用1,1,1-三氯乙烷（TCA）或HCl来去除残留的金属离子的方法已无法满足现有的工艺的要求。

发明内容

本发明公开了一种降低炉管工艺中Cu污染的炉管装置及其方法，用以降低炉管工艺中铜杂质的含量，从而降低金属污染，最终提高产品的良产率。

本发明的第一方面提供了一种降低炉管工艺中Cu污染的炉管装置，具体包括：

炉管主体、燃烧腔、水汽进气管；其中，所述燃烧腔通过所述水汽进气管与所述炉管主体连接。

其中，所述的水汽进气管进入炉管主体内部的顶部。

如上述的降低炉管工艺中Cu污染的炉管装置，所述的水汽进气管用于将燃烧腔内生成的水汽送入炉管主体中。

如上述的降低炉管工艺中Cu污染的炉管装置，所述的燃烧腔中还包括H₂进气口、O₂进气口、以及燃烧内腔。所述的H₂进气口、O₂进气口分别与燃烧内腔连接，其中，H₂通过H₂进气口进入燃烧内腔中，O₂通过O₂进气口进入燃烧内腔中；

优选地，上述的H₂进气口、O₂进气口中均具有独立的开关，可用于控制H₂进气口、O₂进气口的开闭。

本发明的第二方面提供了一种降低炉管工艺中Cu污染的方法，具体包括：

对所述炉管主体内部进行预清洗；

将一定体积比的H₂和O₂点火燃烧，生成水汽，将所述水汽通入所述炉管主体内部。

上述的水汽用于去除炉管内的Cu元素。

如上述的降低炉管工艺中Cu污染的方法中，所述的预清洗采用C₂H₂Cl₂溶液对炉管主体内部进行预清洗，Trans-LC工艺，即采用C₂H₂Cl₂，其可以在高温下与发生氧气反应生成HCl，HCl可以对炉管进行净化，其反应方程式如下：

C₂H₂Cl₂+O₂→2HCl+2CO₂

如上述的降低炉管工艺中Cu污染的方法中，所述的预清洗用于去除炉管内的残留物碱金属离子和高分子聚合物的残余，如Na+、K+或PR残余等。