專利名稱：摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備以及摻雜氣體供應(yīng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種在外延膜生長工藝中使用的摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備以及摻雜氣體供應(yīng)方法。
背景技術(shù)：
近年來，集成電路(IC)制造公司所采用的硅外延膜技術(shù)正逐步發(fā)展。硅外延膜技術(shù)的發(fā)展極大地歸功于被廣泛使用的硅外延制造技術(shù)的進(jìn)步。硅外延膜的一個(gè)關(guān)鍵特性就是薄膜電阻率或者摻雜濃度。各種功率MOSFET (金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場效晶體管)器件在額定電壓方面的性能取決于外延膜摻雜以及厚度。對(duì)于許多工藝以及器件開發(fā)人員來說，找到最佳摻雜水平、以及選擇摻雜類型總是最具有挑戰(zhàn)性。用于不同功率器件的不同生產(chǎn)線通常在外延膜厚度和電阻率水平上所有不同。因此，對(duì)于工藝開發(fā)人員來說，及時(shí)地為不同的工藝提供充足的選擇或者靈活性是必須的，而且這對(duì)于新產(chǎn)品快速地進(jìn)入市場并保持競爭力來說也是至關(guān)重要的。在開發(fā)階段，需要進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)來獲取所期望的摻雜和/或電阻率曲線、以及與目標(biāo)厚度相對(duì)應(yīng)的濃度水平，從而實(shí)現(xiàn)期望的器件性能。由此可能存在的限制及困難在于錯(cuò)誤的摻雜類型和/或錯(cuò)誤的摻雜濃度。尤其是，對(duì)于已經(jīng)設(shè)計(jì)好的新產(chǎn)品開發(fā)和/或引入計(jì)劃中，這會(huì)造成很嚴(yán)重的問題。因此，希望提出一種能夠獲得較寬范圍的外延膜電阻率調(diào)節(jié)能力的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是通過定制設(shè)備氣體供應(yīng)線路配置來提供一種能夠獲得較寬范圍的外延膜電阻率調(diào)節(jié)能力的技術(shù)方案。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備，其包括第一摻雜氣體源；第二摻雜氣體源；第一氣體切換裝置，其輸入端連接至所述第一摻雜氣體源以及所述第二摻雜氣體源，以便接通所述第一摻雜氣體源和/或所述第二摻雜氣體源；以及第一氣體質(zhì)量流速控制器，其連接至所述第一氣體切換裝置的輸出端。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過提供氣體切換裝置，可實(shí)現(xiàn)大范圍的摻雜物濃度變化，以用于實(shí)現(xiàn)利用單個(gè)設(shè)備來完成外延膜電阻率調(diào)節(jié)或優(yōu)化；即，能夠獲得較寬范圍的外延膜電阻率調(diào)節(jié)能力。在上述摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備中，所述摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備還包括第一氫氣源；與所述第一氫氣源相連的第二氣體質(zhì)量流速控制器；以及第一混合器，其連接至所述第一氣體質(zhì)量流速控制器的輸出端以及所述第二氣體質(zhì)量流速控制器的輸出端。在上述摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備中，所述摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備還包括第二氫氣源，其與所述第一氣體切換裝置的輸入端相連，用于當(dāng)所述第一氣體切換裝置在不同摻雜氣體之間切換時(shí)清理所述第一氣體切換裝置。在上述摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備中，所述第一氣體切換裝置包括氣體安全檢測器，用于檢測所述第一氣體切換裝置的漏氣。在上述摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備中，所述第一氣體切換裝置包括檢查閥門，其被布置在氣流方向上，以防止氣體朝向氣體供應(yīng)源的回流。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種摻雜氣體供應(yīng)方法，所述摻雜氣體供應(yīng)方法包括步驟提供第一摻雜氣體源；提供第二摻雜氣體源；提供第一氣體切換裝置，并且將其輸入端連接至所述第一摻雜氣體源以及所述第二摻雜氣體源，以便接通所述第一摻雜氣體源和/或所述第二摻雜氣體源；以及提供第一氣體質(zhì)量流速控制器，并且將其連接至所述第一氣體切換裝置的輸出端。在上述摻雜氣體供應(yīng)方法中，所述摻雜氣體供應(yīng)方法還包括步驟提供第一氫氣源；提供與所述第一氫氣源相連的第二氣體質(zhì)量流速控制器；以及提供第一混合器，并且將其連接至所述第一氣體質(zhì)量流速控制器的輸出端以及所述第二氣體質(zhì)量流速控制器的輸出端。在上述摻雜氣體供應(yīng)方法中，所述摻雜氣體供應(yīng)方法還包括步驟提供第二氫氣源，并且將其與所述第一氣體切換裝置的輸入端相連，用于當(dāng)所述第一氣體切換裝置在不同摻雜氣體之間切換時(shí)清理所述第一氣體切換裝置。在上述摻雜氣體供應(yīng)方法中，所述摻雜氣體供應(yīng)方法還包括步驟提供氣體安全檢測器，以檢測所述第一氣體切換裝置的漏氣。在上述摻雜氣體供應(yīng)方法中，所述摻雜氣體供應(yīng)方法還包括步驟提供檢查閥門， 并且將其被布置在氣流方向上，以防止氣體朝向氣體供應(yīng)源的回流。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明的第二方面與本發(fā)明第一方面對(duì)應(yīng)，同樣可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明第一方面的設(shè)備所實(shí)現(xiàn)的有益效果。


結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備的示意圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備的示意圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備的示意圖。需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。一般，單晶圓外延工藝反應(yīng)器通常具備一個(gè)混合摻雜能力的設(shè)備，使得能夠直接連接至來自設(shè)備氣體面板的摻雜源供應(yīng)線路。用戶可以購買另一具有混合能力的設(shè)備，以便可以選擇具有可控稀釋度的另一摻雜源類型?；旌夏芰Υ_保了用戶可以通過以同樣與混合器設(shè)備相連接的氫氣(H2)進(jìn)行進(jìn)一步稀釋，來調(diào)節(jié)外延膜的摻雜水平。摻雜物和氫氣兩者的氣體流速都是由氣體質(zhì)量流速控制器(MFC)通過工藝參數(shù)設(shè)置點(diǎn)來控制的。這是摻雜源的一種缺省配置類型。設(shè)備制造商提供的摻雜源的另一種缺省配置類型是，使得直接摻雜注入線路不具備與主要工藝集合管相連的稀釋能力。圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備的示意圖。如圖所示，第一氣體質(zhì)量流速控制器MFCl控制第一摻雜氣體，第二氣體質(zhì)量流速控制器MFC2控制氫氣，隨后第一摻雜氣體和氫氣在第一混合器中混合。另一方面，第三氣體質(zhì)量流速控制器MFC3控制氫氣，第四氣體質(zhì)量流速控制器MFC4控制第二摻雜氣體，隨后第二摻雜氣體和氫氣在第二混合器中混合。最后，第一混合器混合后的氣體與第二混合器混合后的氣體被一起提供用于工藝加工(如圖中箭頭所示)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備的示意圖。本發(fā)明的實(shí)施例采用了安裝在摻雜源供應(yīng)線路和混合摻雜物注入線路的入口連接器之間的兩個(gè)氣體切換裝置。氣體切換裝置中容納有氣體供應(yīng)線路的互連結(jié)構(gòu)，并且其中配置有用于在不同的摻雜氣體供應(yīng)線路之間切換的切換單元(未示出)，例如開關(guān)或者閥門。如圖2所示，第一摻雜氣體與第二摻雜氣體均連接至第一氣體切換裝置，從而可按需接通所需氣體(第一摻雜氣體和/或第二摻雜氣體)。第一氣體切換裝置隨后連接至第一氣體質(zhì)量流速控制器MFCl以控制流經(jīng)第一氣體切換裝置的氣體的質(zhì)量流速。隨后，流經(jīng)第一氣體質(zhì)量流速控制器MFCl的氣體在第一混合器處與流經(jīng)第二氣體質(zhì)量流速控制器 MFC2的氫氣結(jié)合。類似的，第三摻雜氣體與第四摻雜氣體均連接至第二氣體切換裝置，從而可按需接通所需氣體(第三摻雜氣體和/或第四摻雜氣體)。第二氣體切換裝置隨后連接至第四氣體質(zhì)量流速控制器MFC4以控制流經(jīng)第二氣體切換裝置的氣體的質(zhì)量流速。隨后，流經(jīng)第四氣體質(zhì)量流速控制器MFC4的氣體在第二混合器處與流經(jīng)第三氣體質(zhì)量流速控制器MFC3 的氫氣結(jié)合。最后，第一混合器混合后的氣體與第二混合器混合后的氣體被一起提供用于工藝加工(如圖中箭頭所示)，例如用于CVD(化學(xué)氣相沉積)工藝。其中，各種摻雜氣體可以是但不限于是，例如具有特定濃度的PH3、AsH3、或IH9等。進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的有利改進(jìn)中，這些氣體切換裝置中還配置有防氣體泄漏檢測器以及檢查閥門，檢查閥門被恰當(dāng)?shù)胤胖迷跉饬鞣较蛏希苑乐钩驓怏w供應(yīng)源的任何回流。可選地，在本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中，第一氣體切換裝置和/或第二氣體切換裝置還可連接另一氫氣(H2)供應(yīng)線路，其連接在不同的摻雜氣體供應(yīng)線路之間。所述另一氫氣氫氣供應(yīng)線路用于在這些不同的摻雜氣體供應(yīng)線路之間進(jìn)行切換時(shí)清理混合摻雜線路。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的該另一實(shí)施例的摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備的示意圖?？梢钥闯?，第一氣體切換裝置和第二氣體切換裝置均連接至氫氣源。并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是， 在沒有特殊的工藝要求的情況下，與第一氣體切換裝置連接的的氫氣源、與第二氣體切換裝置連接的氫氣源以及與第三氣體質(zhì)量流速控制器MFC3和第四氣體質(zhì)量流速控制器MFC4 連接的氫氣源中的兩個(gè)或者全部可以是同一氫氣源，當(dāng)然它們也可以是不同的氫氣源。可以看出，通過采用氣體切換裝置，可通過工藝參數(shù)設(shè)置來直接稀釋多余兩個(gè)的摻雜源。在實(shí)施例的一個(gè)示例中，可使用多種摻雜類型，并采用兩個(gè)氣體切換裝置(第一氣體切換裝置以及第二氣體切換裝置)、以及兩種不同的混合摻雜物氣體質(zhì)量流速控制器大小(第一混合摻雜物氣體質(zhì)量流速控制器大小以及第二混合摻雜物氣體質(zhì)量流速控制器大小)。從而，在該示例中，一種摻雜類型可能具有相對(duì)更寬范圍的濃度稀釋。并且，可以假設(shè)第二混合摻雜物氣體質(zhì)量流速控制器大小是第一混合摻雜物氣體質(zhì)量流速控制器的大小1. 5倍；假設(shè)混合摻雜物氣體質(zhì)量流速控制器的總體大小為A ；假設(shè)混合摻雜物比為；假設(shè)氫氣稀釋氣體質(zhì)量流速控制器的總體大小為C ；假設(shè)摻雜物濃度為D ；假設(shè)摻雜物注入設(shè)置參數(shù)大小為E。則有第一混合摻雜物流速為
權(quán)利要求
1.一種摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備，其特征在于，包括第一摻雜氣體源；第二摻雜氣體源；第一氣體切換裝置，其輸入端連接至所述第一摻雜氣體源以及所述第二摻雜氣體源， 以便接通所述第一摻雜氣體源和/或所述第二摻雜氣體源；以及第一氣體質(zhì)量流速控制器，其連接至所述第一氣體切換裝置的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備還包括第一氫氣源；與所述第一氫氣源相連的第二氣體質(zhì)量流速控制器；以及第一混合器，其連接至所述第一氣體質(zhì)量流速控制器的輸出端以及所述第二氣體質(zhì)量流速控制器的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備還包括第二氫氣源，其與所述第一氣體切換裝置的輸入端相連，用于當(dāng)所述第一氣體切換裝置在不同摻雜氣體之間切換時(shí)清理所述第一氣體切換裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述第一氣體切換裝置包括氣體安全檢測器，用于檢測所述第一氣體切換裝置的漏氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述第一氣體切換裝置包括檢查閥門，其被布置在氣流方向上，以防止氣體朝向氣體供應(yīng)源的回流。
6.一種摻雜氣體供應(yīng)方法，其特征在于，所述摻雜氣體供應(yīng)方法包括步驟提供第一摻雜氣體源；提供第二摻雜氣體源；提供第一氣體切換裝置，并且將其輸入端連接至所述第一摻雜氣體源以及所述第二摻雜氣體源，以便接通所述第一摻雜氣體源和/或所述第二摻雜氣體源；以及提供第一氣體質(zhì)量流速控制器，并且將其連接至所述第一氣體切換裝置的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的摻雜氣體供應(yīng)方法，其特征在于，所述摻雜氣體供應(yīng)方法還包括步驟提供第一氫氣源；提供與所述第一氫氣源相連的第二氣體質(zhì)量流速控制器；以及提供第一混合器，并且將其連接至所述第一氣體質(zhì)量流速控制器的輸出端以及所述第二氣體質(zhì)量流速控制器的輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的摻雜氣體供應(yīng)方法，其特征在于，所述摻雜氣體供應(yīng)方法還包括步驟提供第二氫氣源，并且將其與所述第一氣體切換裝置的輸入端相連，用于當(dāng)所述第一氣體切換裝置在不同摻雜氣體之間切換時(shí)清理所述第一氣體切換裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的摻雜氣體供應(yīng)方法，其特征在于，所述摻雜氣體供應(yīng)方法還包括步驟提供氣體安全檢測器，以檢測所述第一氣體切換裝置的漏氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的摻雜氣體供應(yīng)方法，其特征在于，所述摻雜氣體供應(yīng)方法還包括步驟提供檢查閥門，并且將其被布置在氣流方向上，以防止氣體朝向氣體供應(yīng)源的回流。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備以及摻雜氣體供應(yīng)方法。根據(jù)本發(fā)明的摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備包括第一摻雜氣體源；第二摻雜氣體源；第一氣體切換裝置，其輸入端連接至所述第一摻雜氣體源以及所述第二摻雜氣體源，以便接通所述第一摻雜氣體源和/或所述第二摻雜氣體源；以及第一氣體質(zhì)量流速控制器，其連接至所述第一氣體切換裝置的輸出端。根據(jù)本發(fā)明的摻雜氣體供應(yīng)設(shè)備以及摻雜氣體供應(yīng)方法能夠獲得較寬范圍的外延膜電阻率調(diào)節(jié)能力。
文檔編號(hào)C30B31/16GK102162138SQ201110009210
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者薛健, 黃錦才 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司