專利名稱：形成半導(dǎo)體器件的薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)了一種形成半導(dǎo)體器件的薄膜的方法，更具體地，公開(kāi)了一種形成半導(dǎo)體器件的薄膜的方法，其可解決在形成該薄膜的工藝過(guò)程中關(guān)于生長(zhǎng)速率變化的問(wèn)題。本發(fā)明公開(kāi)了一種用于該薄膜形成工藝的設(shè)備，其包含一金屬圓蓋及置于一處理室中具有電阻型加熱器的垂直可移動(dòng)基座。
背景技術(shù)：
一般而言，形成在半導(dǎo)體襯底上的薄膜通過(guò)在一處理室中執(zhí)行一沉積工藝而形成。
圖1所示為一化學(xué)氣相沉積設(shè)備的橫截面圖，其中該工藝一次處理一個(gè)晶片。
參考圖1，一反應(yīng)器包含一金屬圓蓋11及一處理室13。一用于加熱半導(dǎo)體襯底27的加熱器17安裝在由石墨制成的基座15中。
該基座15可垂直地移動(dòng)。當(dāng)該半導(dǎo)體襯底27插入該處理室中時(shí)，該基座15即降低到一預(yù)定位置，而該襯底27即移動(dòng)通過(guò)一處理室入口通道19，并由一機(jī)械臂放置在該基座15上。接著，該基座15升高到一預(yù)定位置，而源氣體經(jīng)由一氣體出口21噴射進(jìn)入該處理室，藉此即開(kāi)始化學(xué)氣相沉積反應(yīng)來(lái)在該半導(dǎo)體襯底上生長(zhǎng)一薄膜。
在完成該薄膜的生長(zhǎng)工藝后，該基座15再次降低，且其上具有一薄膜的襯底27即由該機(jī)械臂通過(guò)該處理室入口通道21移出該處理室，然后放置一新的半導(dǎo)體襯底在該基座15上，即完成該工藝的第一循環(huán)。
但是，雖然執(zhí)行相同的工藝來(lái)在不同的半導(dǎo)體襯底上生長(zhǎng)薄膜，但生長(zhǎng)在該襯底上的薄膜并不具有相同的厚度。
圖2是一曲線圖，示出根據(jù)使用圖1所示的設(shè)備的插入順序處理的晶片上形成的多晶硅薄膜的厚度。圖2顯示出由第9個(gè)晶片得到所要的厚度。
在第9個(gè)晶片前的8個(gè)晶片用作假片，這是非常低效的。
雖然在相同的條件下執(zhí)行生長(zhǎng)工藝，但每個(gè)薄膜由于實(shí)際工藝環(huán)境與由設(shè)備操作者所設(shè)定的工藝條件之間的差異而具有不同的厚度。
該多晶硅的生長(zhǎng)速率對(duì)于溫度很敏感。該襯底的實(shí)際表面溫度會(huì)隨設(shè)定溫度而有所不同，因?yàn)樵摶?5垂直地移動(dòng)，如圖1所示，且該圓蓋11與該襯底27之間的距離并不固定。
由金屬構(gòu)成的圓蓋11在包含紅外線波長(zhǎng)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有明顯的反射，且半導(dǎo)體襯底27亦分別具有相當(dāng)?shù)姆瓷湫浴?br> 該襯底27的表面溫度受到該圓蓋11所反射的熱，以及由該電阻型加熱器17所傳導(dǎo)的熱的影響。
由該圓蓋11所反射的熱隨著該圓蓋11與該襯底27之間的距離變大而變?nèi)酢?br> 此處，該基座在該薄膜生長(zhǎng)工藝開(kāi)始前維持停止在閑置狀態(tài)。但是，當(dāng)該工藝開(kāi)始時(shí)，該基座15開(kāi)始重覆地向上及向下移動(dòng)，且該襯底11的表面溫度下降。
該襯底的溫度下降由諸如熱電偶(未示出)的溫度傳感器所感應(yīng)，且該加熱器17進(jìn)一步加熱來(lái)維持所要的襯底溫度。但是，該溫度穩(wěn)定需要許多時(shí)間，因?yàn)樵撾娮栊图訜崞?7不會(huì)立即響應(yīng)，以增加施加在該加熱器17上的功率。
因此，當(dāng)該薄膜生長(zhǎng)工藝開(kāi)始時(shí)，每個(gè)初始插入的晶片在其上形成具有不同厚度的薄膜，因?yàn)樵摴に嚥⒉辉谒脑O(shè)定溫度下執(zhí)行。
如上所述，因?yàn)樵谠撛O(shè)備中初始所一次一個(gè)地插入的半導(dǎo)體襯底上形成的薄膜并不具有想要的厚度，所以傳統(tǒng)形成半導(dǎo)體薄膜的方法降低了半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)力，因而降低了其產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了一種形成半導(dǎo)體器件的薄膜的方法，其包含在該主工藝前執(zhí)行一預(yù)熱工藝來(lái)穩(wěn)定該基座的表面溫度，使得由于該基座的垂直移動(dòng)造成的溫度下降得到補(bǔ)償。
本發(fā)明提供一種形成半導(dǎo)體器件的薄膜的方法，其中該半導(dǎo)體襯底在一薄膜形成設(shè)備中接受一薄膜形成工藝，該設(shè)備包含一處理室、一可在該處理室中垂直移動(dòng)的基座、及置于該基座內(nèi)的一加熱器，該方法包含一預(yù)熱工藝以在該薄膜形成工藝前通過(guò)垂直地移動(dòng)該基座一預(yù)定的次數(shù)來(lái)穩(wěn)定該處理室的內(nèi)部溫度。
優(yōu)選的是，該處理室的壁面及頂部包含金屬，且該預(yù)熱工藝在惰性氣體環(huán)境下來(lái)執(zhí)行，其具有一假片安置在該基座上。該預(yù)熱工藝使用一源氣體來(lái)進(jìn)行，該源氣體由包含SiH4、Si2H6、Si2H2CI2、GeH4、Ge2H6、Ge2H2CI2及其組合的組中選出。
優(yōu)選的是，該基座垂直移動(dòng)的次數(shù)由包含一停止位置、在該基座的停止位置的時(shí)間、以及其組合的因素所決定，使得可穩(wěn)定該處理室的內(nèi)部溫度。該基座在該預(yù)熱工藝期間垂直移動(dòng)1到30次。該半導(dǎo)體襯底的溫度在該預(yù)熱工藝之后在600到800℃范圍內(nèi)的一溫度下穩(wěn)定。
本發(fā)明提供一種在一半導(dǎo)體襯底上形成一薄膜的方法，其中該半導(dǎo)體襯底在一薄膜形成設(shè)備中接受一薄膜形成工藝，該設(shè)備包含一處理室、一在該處理室中可垂直移動(dòng)的基座及置于該基座內(nèi)的一加熱器，該方法包括在一薄膜形成工藝前執(zhí)行一預(yù)熱工藝，用于通過(guò)設(shè)定該加熱器的溫度高于該薄膜形成工藝所需的溫度一足以補(bǔ)償由于在該薄膜形成工藝中該基座的垂直移動(dòng)造成的溫度下降的預(yù)定時(shí)間來(lái)穩(wěn)定該處理室的內(nèi)部溫度。
優(yōu)選的是，該預(yù)熱工藝期間的加熱器溫度設(shè)定為比該薄膜形成工藝期間所需要的溫度高100到200℃。
該預(yù)熱工藝?yán)冒仓迷谠摶系囊患倨瑏?lái)在惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行。該預(yù)熱工藝使用一源氣體來(lái)進(jìn)行，該源氣體由包含SiH4、Si2H6、Si2H2CI2、GeH4、Ge2H6、Ge2H2CI2及其組合的組中選出。
一般而言，該加熱器使用在700到1000℃范圍內(nèi)的一溫度下。
本發(fā)明提供一種在一半導(dǎo)體襯底上形成薄膜的方法，其中該半導(dǎo)體襯底在一CVD處理室中接受一薄膜形成工藝，該方法還包含一預(yù)熱工藝，用于在一薄膜形成工藝前，藉由垂直移動(dòng)該基座一預(yù)定次數(shù)來(lái)穩(wěn)定該處理室的內(nèi)部溫度。
一包含基座的垂直移動(dòng)的預(yù)熱工藝在該薄膜形成工藝前進(jìn)行，以使得該基座的表面溫度接近于該實(shí)際工藝期間所需要的表面溫度。這可防止當(dāng)該形成工藝在具有一垂直移動(dòng)的基座、一電阻型加熱器及一金屬圓蓋的CVD設(shè)備中在一不穩(wěn)定的溫度下進(jìn)行時(shí)，該半導(dǎo)體襯底上形成的薄膜具有厚度及特性上的差異。


圖1所示為一化學(xué)氣相沉積設(shè)備的橫截面圖；圖2所示為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)使用圖1的設(shè)備所形成的多晶硅薄膜的厚度；以及圖3所示為根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的圖1的設(shè)備所形成的多晶硅薄膜的厚度。
具體實(shí)施例方式
所公開(kāi)的形成該半導(dǎo)體器件的薄膜的方法將參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明。
雖然未示于圖中，但描述了一個(gè)示例，其中所公開(kāi)的方法應(yīng)用于一工藝，在該工藝中對(duì)每個(gè)晶片進(jìn)行以下的三個(gè)步驟。
步驟1一半導(dǎo)體襯底放置在一處理室中的基座上，并停留在該位置3分鐘。
步驟2當(dāng)該基座升高到某個(gè)位置時(shí)，并執(zhí)行一預(yù)定工藝4分鐘。
步驟3該基座降低，且該半導(dǎo)體襯底在一分鐘后由該處理室取出。
首先，以上三個(gè)步驟在該第一襯底插入到該處理室之前重覆預(yù)定的次數(shù)來(lái)穩(wěn)定該溫度。
然后，整個(gè)后續(xù)工藝在一穩(wěn)定的溫度中進(jìn)行。
此處必須注意到，該基座垂直地移動(dòng)，且該基座停留在某些位置的時(shí)間可相同或接近于實(shí)際的工藝來(lái)穩(wěn)定該溫度。
此外，穩(wěn)定該溫度所需要的時(shí)間可由調(diào)整每個(gè)步驟中的其它變量來(lái)降低。舉例而言，該基座的垂直移動(dòng)可在真空中進(jìn)行，或在該三個(gè)步驟中的每一個(gè)步驟中利用噴射到該處理室中的氬氣來(lái)進(jìn)行。
以上的工藝可在不具有半導(dǎo)體襯底或在該基座上具有一假片(dummysubstrate)的情況下進(jìn)行。
考慮到該半導(dǎo)體襯底以及該金屬圓蓋的反射導(dǎo)致的溫度變化，使用該假片的目的在于盡可能維持該工藝條件接近于實(shí)際的工藝。
在步驟2中，可執(zhí)行相同于實(shí)際工藝的工藝，例如沉積、濺射、蝕刻及退火等，或者可執(zhí)行一潔凈工藝，其通過(guò)將諸如氬氣的惰性氣體流到該處理室中來(lái)進(jìn)行。
圖3所示為在執(zhí)行包含以上三個(gè)步驟的預(yù)熱工藝五次后的多晶硅薄膜的厚度，該工藝具有一假片，以及噴射到一類似于圖1所示設(shè)備的化學(xué)氣相沉積設(shè)備中的處理室內(nèi)的少量氬氣。
如圖3所示，在該初始插入的半導(dǎo)體襯底上多晶硅薄膜的生長(zhǎng)速率及厚度并不會(huì)如圖2所示那樣改變。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明如下。
該預(yù)熱工藝可根據(jù)實(shí)際的工藝而包含三個(gè)以上或以下的步驟。穩(wěn)定該溫度所需要的時(shí)間可以藉由控制以下變量來(lái)降低或延長(zhǎng)，例如基座的位置、該基座停留在某個(gè)位置的時(shí)間、在每個(gè)步驟中噴射到一處理室中的氣體種類及數(shù)量。
此外，除了在該預(yù)熱工藝中垂直地移動(dòng)該基座，該加熱器的溫度可刻意設(shè)定為高于初始插入的襯底，例如高于該主工藝的預(yù)定溫度100到200℃，以補(bǔ)償由于該基座的垂直移動(dòng)造成的溫度下降。在此例中，該加熱器的優(yōu)選溫度可經(jīng)由先前的實(shí)驗(yàn)在該實(shí)際工藝之前得到。其優(yōu)選的是，該預(yù)熱工藝?yán)冒惭b在該基座上的一假片來(lái)在惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行。
一種循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)可提供在該處理室的內(nèi)壁及頂部之內(nèi)。該基座優(yōu)選地由金屬或石墨所形成。
該預(yù)熱工藝可通過(guò)把從包含SiH4、Si2H6、Si2H2CI2、GeH4、Ge2H6、Ge2H2CI2及其組合的組中選出的一種氣體做為源氣體來(lái)進(jìn)行。
在該預(yù)熱工藝后，該半導(dǎo)體襯底在600到800℃的范圍內(nèi)的一溫度下穩(wěn)定。
如前所述，通過(guò)使得薄膜能在該沉積處理室中通過(guò)該溫度穩(wěn)定而生長(zhǎng)到一預(yù)定厚度的半導(dǎo)體襯底上形成，所公開(kāi)的形成半導(dǎo)體器件的薄膜的方法提供改進(jìn)的產(chǎn)率及半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)性。
權(quán)利要求
1.一種在薄膜形成設(shè)備中在半導(dǎo)體襯底上形成薄膜的方法，該薄膜形成設(shè)備包含一處理室、一可在該處理室中垂直移動(dòng)的基座、以及置于該基座內(nèi)的一加熱器，該方法包括一預(yù)熱工藝，用于在該薄膜形成工藝前通過(guò)垂直移動(dòng)該基座一預(yù)定的次數(shù)來(lái)穩(wěn)定該處理室的內(nèi)部溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該處理室的內(nèi)壁及頂部基本上由金屬構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該預(yù)熱工藝?yán)冒仓迷谠摶系囊患倨瑏?lái)進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該預(yù)熱工藝在惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該假片在該預(yù)熱工藝過(guò)程中利用一源氣體而受到CVD處理，該源氣體由SiH4、Si2H6、Si2H2CI2、GeH4、Ge2H6、Ge2H2CI2及其組合所構(gòu)成的組中選出。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該基座的垂直移動(dòng)次數(shù)由包含停止位置、在該基座的停止位置處的時(shí)間、以及其組合的因素決定，使得該處理室的內(nèi)部溫度得以穩(wěn)定。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該基座在該預(yù)熱工藝過(guò)程中垂直移動(dòng)1到30次。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該半導(dǎo)體襯底的溫度在該預(yù)熱工藝之后穩(wěn)定在600到800℃。
9.一種在薄膜形成設(shè)備中在半導(dǎo)體襯底上形成薄膜的方法，該薄膜形成設(shè)備包含一處理室、一可在該處理室中垂直移動(dòng)的基座、以及置于該基座內(nèi)的一加熱器，該方法包括在一薄膜形成工藝前執(zhí)行一預(yù)熱工藝，用于通過(guò)設(shè)定該加熱器的溫度高于該薄膜形成工藝所需的溫度一足以補(bǔ)償由于在該薄膜形成工藝中該基座的垂直移動(dòng)造成的溫度下降的預(yù)定時(shí)間來(lái)穩(wěn)定該處理室的內(nèi)部溫度。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該預(yù)熱工藝過(guò)程中的加熱器溫度設(shè)定為比該薄膜形成工藝過(guò)程中所需的溫度高100到200℃。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該預(yù)熱工藝?yán)冒仓迷谠摶系募倨瑏?lái)進(jìn)行。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該預(yù)熱工藝在惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該假片在該預(yù)熱工藝過(guò)程中利用一作為源氣體的源氣體而受到CVD處理，該源氣體選自由SiH4、Si2H6、Si2H2CI2、GeH4、Ge2H6、Ge2H2CI2及其組合所構(gòu)成的組。
14.一種在CVD處理室中在半導(dǎo)體襯底上形成薄膜的方法，該方法還包括一預(yù)熱工藝，用于在該薄膜形成工藝前通過(guò)垂直移動(dòng)該基座一預(yù)定次數(shù)來(lái)穩(wěn)定該處理室的內(nèi)部溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種形成半導(dǎo)體器件的薄膜的方法，更具體地，公開(kāi)了一種形成半導(dǎo)體器件的薄膜的方法，其中，該半導(dǎo)體襯底在包含一處理室、一可在該處理室中垂直移動(dòng)的基座、以及置于該基座內(nèi)的一加熱器的薄膜形成設(shè)備中經(jīng)受薄膜形成工藝，該方法包括一預(yù)熱工藝，該工藝用于在該薄膜形成工藝前通過(guò)垂直移動(dòng)該基座一預(yù)定的次數(shù)來(lái)穩(wěn)定該處理室的內(nèi)部溫度。
文檔編號(hào)C23C16/46GK1430245SQ02158459
公開(kāi)日2003年7月16日 申請(qǐng)日期2002年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月31日
發(fā)明者朱晟栽, 李錫奎 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司