[发明专利]半导体制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造方法，特别地，涉及一种采用虚设晶圆进行热氧化的半导体制造方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，热氧化是最常用工艺步骤之一。热氧化通常在热氧化炉中进行，由于负载效应(loading effect)，在热氧化工艺中的需要引入虚设晶圆(dummy wafer)，这可使热氧化工艺的均匀性更佳。参见附图1，这是在同一个热氧化炉中的用于制造半导体器件的欲氧化晶圆12，虚设晶圆10，监控晶圆11(monitor wafer)，由于欲氧化晶圆12未完全占满热氧化炉，为了避免负载效应对氧化均匀性的影响，引入了若干虚设晶圆10，使得氧化炉各处以及各批次的氧化效果一致。通常，虚设晶圆10为裸晶圆(bare wafer)，参见附图2，经过热氧化处理，一定厚度A的晶圆被氧化而形成氧化硅14，同时，热氧化的反应界面B也在向虚设晶圆10的内部移动；在进行若干次热氧化工艺后，例如20次，需要采用湿法处理将虚设晶圆10外表面上的氧化硅去除。经过连续的热氧化以及湿法处理，虚设晶圆10会变得越来越薄，直至失去作用，需要更换新的虚设晶圆。在实际生产中，大量的虚设晶圆会被消耗掉，增加了生产成本；同时，虚设晶圆的氧化还有可能引入颗粒物，从而对欲氧化晶圆12产生不良影响。因此，需要开发出一种新的热氧化工艺，能够减少对虚设晶圆的消耗，并避免有可能造成污染的颗粒物的引入。

发明内容

本发明提供了一种半导体制造方法，采用了氮化硅包覆的虚设晶圆，减少了虚设晶圆的消耗，并避免了氧化颗粒物的产生。

本发明提供一种半导体制造方法，包括：

提供欲氧化晶圆；

提供虚设晶圆；

将所述欲氧化晶圆和所述虚设晶圆置于热氧化设备中，进行热氧化处理；

其中：

在进行所述热氧化处理之前，在所述虚设晶圆外表面沉积一层保护膜，所述保护膜完全包覆所述虚设晶圆。

在本发明的方法中，所述热氧化设备为热氧化炉；

在本发明的方法中，所述保护膜为氮化硅膜；采用化学气相沉积、物理气相沉积或原子层沉积形成所述氮化硅膜；优选地，采用LPCVD工艺形成所述氮化硅膜，成膜温度为760℃。

在本发明的方法中，所述保护膜的厚度为500～1000埃。

本发明的优点在于：在热氧化工艺中，在虚设晶圆上沉积一层保护膜，使保护膜完全包覆虚设晶圆，这样，在热氧化工艺中，虚设晶圆不会被氧化，从而减少了虚设晶圆的消耗，降低了生产成本，并且避免了由于虚设晶圆被氧化而产生的颗粒物，使欲氧化晶圆免于沾染。

附图说明

图1引入了虚设晶圆的热氧化工艺；

图2裸的虚设晶圆及其被氧化的过程；

图3被保护膜包覆的虚设晶圆。

具体实施方式

以下参照附图并结合示意性的实施例来详细说明本发明技术方案的特征及其技术效果。

首先，提供欲氧化晶圆12，虚设晶圆10，以及监控晶圆11。在欲氧化晶圆12未完全占满热氧化设备的情况下，需要在热氧化设备中置入一定数量的虚设晶圆10，使总的晶圆尽量填满热氧化设备，以消除负载效应，可以使氧化炉各处以及各批次的氧化效果一致，参见附图1。

在将各个晶圆投入热氧化设备进行热氧化工艺之前，在虚设晶圆10外表面沉积一层保护膜13，使保护膜13完全包覆虚设晶圆10，参见附图3。保护膜13优选为氮化硅膜。若采用氮化硅膜作为保护膜13，则沉积工艺是常规的氮化硅成膜工艺，例如采用化学气相沉积、物理气相沉积或原子层沉积等，优选地，采用LPCVD工艺，典型的制程温度为760℃，由于LPCVD可以实现全面的包覆性，并能形成致密性良好的氮化硅薄膜，这样可更好地保护虚设晶圆10；并且，由于成膜致密，也不会带来杂质颗粒，保证了欲氧化晶圆12的质量。同时，为了起到对虚设晶圆10的保护效果，保护膜13应具备一定的厚度，例如是500～1000埃。

接着，将欲氧化晶圆12、虚设晶圆10以及监控晶圆11置于热氧化设备中，进行热氧化处理；热氧化设备为热氧化炉。在热氧化炉的上、中、下部分分别布置一片监控晶圆11，用以监控热氧化炉各个区域的工艺情况。

氧化工艺结束之后，从热氧化设备中取出各个晶圆，其中，欲氧化晶圆12继续进行随后的工艺流程，从而形成所需的半导体器件；而虚设晶圆10由于保护膜13的保护，并未被氧化，可继续使用。