[发明专利]一种化学气相沉积及退火连续制程装置、方法和应用

说明书

本发明涉及化学气相沉积领域，尤其涉及一种化学气相沉积及退火连续制程装置，其包括：用于进行气相沉积以及退火步骤的反应室、用于向反应室内部输送反应气体的气体阀件模块、用于向外排放反应室内部的制程尾气并调节反应室内部的真空度的压力控制模块以及对压力控制模块输送的制程尾气进行纯化的尾气循环模块。本发明通过在同一设备中同时整合化学气相沉积装置以及退火装置成一体，从而能够大大减少企业购置生产设备的成本，并能够有效缩短钨金属物料的生产时间，增加了生产效率，提升机台利用率，还能够提升生产原物料的利用率，有效节约生产成本，从而能够在回收报废离子源钨制腔体中起到良好的应用。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种化学气相沉积及退火连续制程装置、方法和应用。

背景技术

离子注入机是集成电路制造前工序中的关键设备，离子注入是对半导体表面附近区域进行掺杂的技术，其目的是改变半导体的载流子浓度和导电类型。离子注入与常规热掺杂工艺相比可对注入剂量、注入角度、注入深度、横向扩散等方面进行精确的控制，克服了常规工艺的限制，提高了电路的集成度、开启速度、成品率和寿命，降低了成本和功耗。离子注入机由5部分组成：离子源、离子引出和质量分析器、加速管、扫描系统、工艺腔，其中离子源是利用电子放电使气态离子源材料电离，产生离子浓度很高的等离子体，然后用一负偏压（吸极）将正离子从等离子体中吸出来成为一束离子流。

由于气体高温产生离子时，离子源的钨制腔体会因为高温以及离子通过时的轰击，从而造成腔体损伤，因此在离子源使用一段时间后需要更换其中的钨制腔体，更换下来的钨制腔体只能采取报废处理，无法再回收利用，导致离子注入工序成本高昂。因此报废离子源的钨制腔体的回收再利用是半导体行业所亟需解决的一个问题。

此外，现有技术中对于通过化学气相沉积钨已经有一定的研究，化学气相沉积钨之后通常还需要进行退火工艺处理。但是现有工艺中钨金属的沉积以及退火两种工序需要在两种不同的设备下进行，例如授权公告号为CN 104213096B所示的一种含钨涂层坩埚的制备方法，其在坩埚表面进行化学气相沉积钨以及对坩埚进行退火的两个步骤分别需要在两种不同的设备中进行。这种分步式的化学气相沉积及退火方法需要企业分别采购两套设备，导致企业的生产成本大大增加，同时钨材料的生产时间大大延长，生产效率以及机台的利用率则大大降低。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中报废离子源的钨制腔体无法回收再利用，同时在化学气相沉积钨的过程中需要将气相沉积与退火两步骤在两种不同的设备中进行，存在生产原料浪费、生产效率低的缺陷，提供了一种化学气相沉积及退火连续制程装置、方法和应用，从而能够有效回收报废离子源的钨制腔体，同时还能够整合气相沉积及退火设备，有效缩短生产时间、降低人力以及机台购置成本，此外还能够节省生产原物料用量以及节省机台利用率。

为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种化学气相沉积及退火连续制程装置，包括：

反应室，其能够进行气相沉积以及退火步骤；

气体阀件模块，其能够用于向反应室内部输送反应气体；

压力控制模块，其能够用于向外排放反应室内部的制程尾气，并调节反应室内部的真空度；

尾气循环模块，其能够对压力控制模块输送的制程尾气进行纯化，并能够将纯化后的反应气体与气体阀件模块联通。

本发明中的化学气相沉积及退火连续制程装置能够用于对报废离子源的钨制腔体的回收再利用。其原理如下，报废离子源的钨制腔体其损伤部位仅在腔体的内壁处，因此可以将钨制腔体表层的损伤部预先除去，然后再在钨制腔体表层化学气相沉积一层钨金属，使得其尺寸恢复到原本大小，经过退火以及机械加工步骤后，使其致密性以及耐腐蚀强度与新的离子源的钨制腔体一致，从而实现了报废离子源钨制腔体的回收，大大降低了离子注入工序成本。