[发明专利]进气装置、低压化学气相沉积设备及化学气相沉积方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种进气装置、低压化学气相沉积设备及化学气相沉积方法。

背景技术

随着器件关键尺寸的缩小，对晶片表面玷污的控制变得越来越关键。如果在生产过程中引入了颗粒等污染源，就可能引起电路的开路或断路，因而在半导体工艺制造中，如何在工艺制造中避免对晶片的污染是必须要关注的问题。随着生产中设备自动化程度的提高，人员与产品的交互变少，防止生产中带来颗粒等污染源的重点已更多地放到了生产设备所产生的颗粒上面。如设备长期工作后，其内部各组件上会积累一些附着物，该附着物达到一定厚度后很可能会脱落、转移到晶片上，从而导致对晶片的颗粒玷污，使得生产的成品率降低。

以化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)设备的颗粒污染问题为例，其通常用于形成氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅等薄膜。沉积时，向沉积室内通入气态的含有形成薄膜所需的原子或分子的化学物质，该化学物质在沉积室内混合并发生反应，最终在晶片表面聚集形成希望形成的固态薄膜和气态产物。

在这一薄膜形成过程中，除了在晶片表面形成薄膜外，必然也会在沉积室的内壁表面积累附着物。因此，在多次沉积后，当内壁上的附着物较厚时，易因其发生脱落，对沉积室和晶片造成玷污，形成晶片上的缺陷，降低产品的成品率。尤其对于低压化学气相沉积(LPCVD)设备，其沉积室通常为石英炉管，属于热壁式的反应过程，会有较多的颗粒沉积在其炉管的内壁上，颗粒污染问题更为严重。

如果在上述薄膜生长过程中产生了颗粒污染，在晶片上形成了颗粒缺陷，则会影响到后续工艺的正常进行。图1为说明现有技术中薄膜上具有颗粒缺陷时的刻蚀结果的器件剖面图，如图1所示，对衬底101上的薄膜102进行刻蚀时，若晶片表面平整没有缺陷，刻蚀开孔103的边缘整齐，图形完整；但若晶片表面存在颗粒104，则会导致刻蚀开孔105的边缘变形严重，而这一刻蚀图形的变形，会造成器件性能下降，产品的成品率降低。

解决上述问题的传统方法是湿法清洁方法，就是每间隔一段时间将脏的石英炉管由设备中取出，对其进行湿法腐蚀以去除炉管壁上的累积附着物(如，对于生长氧化硅、氮化硅或氮氧化硅的LPCVD炉管，通常是利用49％的HF酸腐蚀液对其进行浸泡，腐蚀去除内壁上的积累物)；去除后，再用大量去离子水对该炉管进行冲洗，并烘干待用。这一传统的湿法清洁方法存在有以下不足：

1、湿法清洁过程较长，且整个清洁过程中该CVD设备无法使用，大大增加了设备的闲置时间，对生产效率不利。

2、炉管一般是由石英制成的，易受损伤，每次炉管清洁对炉管进行的拆卸运送，都可能会导致炉管因人为因素而受损。

3、湿法清洁过程中需要将炉管浸泡在腐蚀液中，而该腐蚀液不仅可以腐蚀炉壁上的氧化硅、氧化硅或氮氧化硅附着物，也会对由石英制成的炉管本身有损害，缩短了炉管的使用寿命。

为减少对炉管进行湿法清洁的次数，申请号为200310122688.2的中国专利公开了一种减少炉管内微粒的方法，该方法通过在薄膜沉积前后分别加入一步清洁程序，即利用抽气、充气过程将炉管内杂质清除出去的过程，可以减少对炉管进行湿法清洁次数。但是该方法只能将炉管内悬浮的杂质附着物清除，对于在沉积过程中已附着在炉壁上的附着物没有多大效果，对炉管的清洁作用有限，故而能减少的炉管的湿法清洁次数也是相当有限的。并且，这一清洁程序的加入，也会增加薄膜沉积所需的时间，延长生产周期。

实际生产中发现，炉管内存在多种产生颗粒污染源的部位，且各部位产生颗粒污染源的严重程度是不同的，如果能分别针对产生颗粒污染源各区域进行颗粒污染的预防，则可以有效降低炉管内的颗粒污染程度，在确保薄膜的形成质量的前提下，减少所需的湿法清洗次数，提高设备的利用率及生产的效率。

发明内容

本发明提供一种进气装置、低压化学气相沉积设备及化学气相沉积方法，以改善现有薄膜沉积过程中颗粒污染较为严重的现象。

本发明提供的一种进气装置，用于向炉管内通入气体，所述进气装置包括主管，至少两个与外部气路相连的分管，以及连接主管与各所述分管的连接部分，其中，所述主管由炉管之内延伸至炉管之外，所述分管及连接部分均位于炉管之外。

可选地，所述连接部分包括三通管接头。

可选地，所述主管、分管与所述三通管接头间利用软管相连。

可选地，各所述分管分别与单向阀相连。

可选地，各所述分管由金属材料制成。

可选地，所述主管为石英管。