[发明专利]一种多晶硅薄膜的沉积方法有效

专利信息
申请号: 201710772326.X 申请日: 2017-08-31
公开(公告)号: CN107488836B 公开(公告)日: 2019-09-13
发明(设计)人: 郭帅;吴俊;王家友 申请(专利权)人: 长江存储科技有限责任公司
主分类号: C23C16/24 分类号: C23C16/24;C23C16/455;H01L21/02
代理公司: 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人: 党丽;王宝筠
地址: 430074 湖北省武汉市东湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 多晶硅薄膜 气体流量 喷嘴 沉积 均匀性 晶片 反应气体 依次增大 消耗 垂直管式炉 顶部晶片 流动过程 氢气 最顶部 最顶端 分压 硅烷 流动
【说明书】:

发明提供一种多晶硅薄膜的沉积方法,采用垂直管式炉以硅烷为反应气体进行多晶硅薄膜的沉积,在沉积时,最底部的喷嘴和最顶部喷嘴的气体流量基本相同且流量大于中部喷嘴的气体流量,中部喷嘴的气体流量自下至上依次增大。由于反应气体自下而上流动且在流动中被逐步消耗,中部喷嘴的气体流量依次增大,对流动过程中消耗的气体进行了补偿,使得晶片之间的均匀性提高,此外,增大最顶端的气体流量,降低反应产生的氢气带来的分压,进一步提升顶部晶片内多晶硅薄膜的均匀性,从而,使得晶片之间以及晶片内的多晶硅薄膜的均匀性得到全面的提高。

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造领域,特别涉及一种多晶硅薄膜的沉积方法。

背景技术

多晶硅是半导体器件及其制造中的重要材料,多晶硅薄膜是半导体器件中的重要结构。目前,主要是采用垂直管式炉以硅烷(SiH4)为反应气体进行多晶硅薄膜的沉积。

参考图1所示,垂直管式炉自上至下设置有很多个的晶舟,每个晶舟用于放置需要沉积多晶硅的晶片,同时,自下至上设置五个喷嘴,通入反应气体,其中,最下方的喷嘴通入的气体流量最大,其他几只喷嘴通入的气体作为对消耗气体的补偿,这样,可以改善晶片之间膜层的均匀性。然而,在实际制作工艺中,管式炉内顶部的晶片内存在膜层厚度均匀性差的问题,尤其是在沉积多晶硅的膜厚在1500埃的厚度左右,均匀性最差。多晶硅薄膜厚度的不均匀会对器件的稳定性和可靠性以及使用寿命产生一定的影响,同时给工艺的控制带来一定的困难,并且可能会产生漏电导致器件无法工作。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种多晶硅薄膜的沉积方法,提高垂直管式炉内薄膜沉积的均匀性。

为实现上述目的,本发明有如下技术方案:

一种多晶硅薄膜的沉积方法,采用垂直管式炉以硅烷为反应气体进行多晶硅薄膜的沉积,垂直管式炉中设置有自下至上依次排布的多个喷嘴,所述方法包括:沉积时最底部的喷嘴和最顶部喷嘴的气体流量基本相同且流量大于中部喷嘴的气体流量,中部喷嘴的气体流量自下至上依次增大。

可选地,对于最顶部喷嘴之外的其他喷嘴,从下至上相邻的喷嘴的气体流量之差依次增大。

可选地,沉积时的压力值小于或等于0.08torr。

可选地,垂直管式炉中自下至上设置有多个温度控制点,顶部两个温度控制点的实际温度低于其他温度控制点的实际温度。

可选地,所述喷嘴为5个,自下至上分别为第一喷嘴至第五喷嘴,第一喷嘴的气体流量范围为0.057-0.062slm,第二喷嘴的气体流量范围为0.014-0.018slm,第三喷嘴的气体流量范围为0.042-0.047slm,第四喷嘴的气体流量范围为0.048-0.052slm,第五喷嘴的气体流量范围为0.058-0.062slm。

可选地,沉积时的压力值范围为0.06-0.08torr。

可选地,所述温度控制点为5个,自下至上温度控制点的实际温度依次减小,且其他温度控制点与中间温度控制点的实际温度之差小于2℃,其他温度控制点为中间温度控制点之外的温度控制点。

可选地,多晶硅薄膜的目标沉积厚度大于1500埃。

本发明实施例提供的多晶硅薄膜的沉积方法,采用垂直管式炉以硅烷为反应气体进行多晶硅薄膜的沉积,在沉积时,最底部的喷嘴和最顶部喷嘴的气体流量基本相同且流量大于中部喷嘴的气体流量,中部喷嘴的气体流量自下至上依次增大。由于反应气体自下而上流动且在流动中被逐步消耗,中部喷嘴的气体流量依次增大,对流动过程中消耗的气体进行了补偿,使得晶片之间的均匀性提高,此外,增大最顶端的气体流量,降低反应产生的氢气带来的分压,进一步提升顶部晶片内多晶硅薄膜的均匀性,从而,使得晶片之间以及晶片内的多晶硅薄膜的均匀性得到全面的提高。

附图说明

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