[发明专利]一种热处理设备及其处理晶圆的方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种热处理设备及其处理晶圆的方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，作为基础工艺的晶圆制造受到越来越多的关注。半导体晶圆制造过程中，为了在金属和硅之间形成欧姆接触，晶圆须在惰性气体或还原性气体环境中进行一次热处理过程，即合金工艺。

合金工艺是半导体晶圆制造过程中的重要工序，其工艺过程在扩散炉管中实现，其中工艺温度400～500℃。目前生产线上普遍使用纯氮气作为工艺气体，工作时先将待处理晶圆片慢速推入炉管中，然后从工艺开始至结束炉管内气体均为氮气使晶圆片在氮气环境中进行热处理过程，最后在工艺结束后慢速将晶圆拉出。

氮气属于惰性气体，在热处理的高温下不易与晶圆表面发生反应，因此对晶圆性能影响相对较小。然而氮气不能做到百分之百的纯净且存在环境和空气的影响，因此在氮气环境中热处理后的晶圆表面会由于接触污染物或氧化等情况发生改变，使晶圆的漏电流增加，影响器件的电学性能。同时不同产品的电学特性要求也有相应区别，对电参数特性要求较高的产品在纯氮合金工艺或氮氢混合合金工艺情况下也存在表面漏电偏大的问题，影响了产品可靠性。

发明内容

本发明实施例提供一种热处理设备及其处理晶圆的方法，以解决现有技术中晶圆表面态差、晶圆表面漏电流偏大的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种热处理设备，包括：

炉体；

横置在所述炉体内部的炉管，所述炉管的管口具有可拆卸密封盖且用于作为装入晶圆的入口，所述炉管的管尾作为输气口用于接收外部充气设备输入的氢气，所述炉管的管侧设置有排气管；

与所述炉管的排气管连接的气体处理部件，用于对传输至所述排气管的炉管内过量气体进行处理并排出至所述炉体外。

进一步地，所述可拆卸密封盖为橡胶帽塞。

进一步地，所述炉管的管尾作为输气口接收的气体还包括氮气。

进一步地，所述气体处理部件包括：

气体处理室，用于接收所述排气管传输的炉管内过量气体，并在处理后排出至所述炉体外；

设置在所述气体处理室中的发热体，用于对输入至所述气体处理室中的过量气体中的氢气进行燃烧处理。

进一步地，所述气体处理室的形状为圆柱体、长方体或正方体。

第二方面，本发明实施例还提供了一种采用如第一方面所述的热处理设备处理晶圆的方法，该方法包括：

装有待处理晶圆的炉管接收外部充气设备输入的氮气，开启的气体处理部件将所述炉管内的过量气体排出；

所述炉管接收所述外部充气设备输入的氢气，所述气体处理部件处理并排出所述炉管内的过量气体；

控制所述炉管所在炉体处于预设晶圆处理温度，以使所述待处理晶圆与所述炉管内的氢气发生反应；

当所述待处理晶圆的反应时间达到预设晶圆处理时间时，所述炉管接收所述外部充气设备输入的氮气，所述气体处理部件处理并排出所述炉管内的过量气体以使所述炉管内处于纯氮环境，并结束晶圆处理程序。

进一步地，装有待处理晶圆的炉管接收外部充气设备输入的氮气之前，还包括：

设置所述炉体的处理参数并控制所述炉体达到所述处理参数，其中，所述处理参数包括预设晶圆处理温度和预设晶圆处理时间。

进一步地，所述气体处理部件的开启过程为：控制所述气体处理部件的发热体发热并超出氢气燃点。

进一步地，所述气体处理部件处理并排出所述炉管内的过量气体的过程为：所述发热体燃烧处理所述过量气体中的氢气，所述气体处理部件将处理后的气体排出。

进一步地，结束晶圆处理程序的过程包括：

关闭所述气体处理部件的发热体并停止接收所述外部充气设备输入的氮气，取出已处理晶圆。

本实施例提供的技术方案，将炉管的管口作为装入晶圆的入口其用可拆卸密封盖，将炉管的管尾作为输气口接收外部充气设备输入的氢气，在炉管的管侧设置排气管以及与炉管的排气管连接的气体处理部件，该气体处理部件用于 将炉管内的过量气体进行处理并排出至炉体外。该热处理设备的炉管结构及气体处理部件的配套使用，确保了氢气处理过程的安全性，该热处理设备采用纯氢工艺替代现有的氮气工艺，改善了晶圆表面态、降低了晶圆表面漏电流、提高了晶圆的电学特性和稳定性。

附图说明