[发明专利]低压化学气相淀积装置及其薄膜淀积方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体薄膜制备技术领域，涉及一种低压化学气相淀积（Low-Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD）装置。尤其涉及一种在反应炉的炉口和炉尾均设置反应气体输入管路的LPCVD装置以及使用该LPCVD装置进行薄膜淀积的方法。

背景技术

    LPCVD装置在半导体薄膜制备中广泛应用，例如，在DMOS的制备中，采用LPCVD装置沉积多晶硅薄膜层。

    图1所示为现有技术的LPCVD装置的基本结构示意图。如图1所示，LPCVD 10包括反应炉，其通常也称为炉管，需要沉积薄膜的晶圆置于反应炉中，通入反应气体后在一定工艺参数条件下生成各种特性的半导体薄膜。常规地，反应炉包括炉口部分110、炉尾部分130以及以上二者之间的炉身部分120；晶圆通过炉口部分110的开口进入反应炉中，具体地，以晶舟900承载晶圆910以方便地进出入反应炉中，如图1所示，在薄膜生长过程中，承载晶圆910的晶舟900置于炉口部分110和炉尾部分130之间（也即置于炉身部分段）。同时，在炉尾部分130处设置开口连接真空泵，以便在晶圆910置入反应炉后（通入反应气体前）抽取反应炉为真空状态；在炉口部分110处设置一个反应气体输入管路140，反应气体输入管路140上可以设置流量计141和气动阀142。在半导体薄膜生长过程中，从反应气体输入管路140源源不断地向反应炉内通入反应气体（以制备多晶硅为例，通入SiH₄气体）。

    但是，使用图1所示的LPCVD沉积半导体薄膜时，会存在晶圆之间的薄膜特性不均匀的缺点，例如晶圆间的薄膜厚度不均匀、晶圆间的薄膜的晶粒尺寸不均匀。这是由于，多片晶圆相对于炉口部分110的距离是不均匀的，从炉口部分110处的导入的反应气体也难以相对每片晶圆均匀分布，从而导致晶舟900上的多片晶圆910之间的反应条件存在一定差异，最终导致产生以上所述缺点。

    为尽可能地避免以上缺点，存在两种方法：第一种是减小每批薄膜沉积的晶圆的数量（例如，每批定量为70片），从而，同批晶圆之间的薄膜特性差异会相对变小；第二种是设置炉尾部分与炉口部分之间的温度差（即调整炉管温度分布），例如，炉尾部分的温度相对比炉口部分的温度高20℃，这样能尽量缩小同批晶圆之间的薄膜厚度差异。

    以上第一种方法会大大制约LPCVD的薄膜沉积效率，通常只能达到75片/炉；以上第二种方法会导致同批晶圆之间的沉积薄膜的晶粒尺寸差异性更大（例如，多晶硅薄膜的晶粒尺寸不一致）。

    有鉴于此，有必要提出一种新型的LPCVD装置。

发明内容

本发明的目的在于，提高同批次晶圆的薄膜生长的一致性。

为实现以上目的或者其它目的，本发明提供一种LPCVD装置，其包括反应炉，所述反应炉包括炉口部分和炉尾部分，所述炉口部分和炉尾部分之间用于置放多片晶圆；在所述炉口部分处和炉尾部分处均设置有反应气体输入管路。

按照本发明提供的LPCVD装置的一实施例，其中，所述化学气相淀积的反应气体为n种时，在所述炉口部分处和炉尾部分处均设置有n个反应气体输入管路，其中n为大于或等于1的整数。

优选地，每个所述反应气体输入管路上设置有气动阀。

优选地，每个所述反应气体输入管路上设置有流量计。

其中，所述反应炉还包括炉身部分，所述多片晶圆置放于所述炉身部分处。

优选地，所述晶圆通过晶舟承载。

优选地，所述多片晶圆的数量范围在150片至200片之间。

按照本发明的一方面，提供一种薄膜淀积方法，使用以上所述及的任一种低压化学气相淀积装置给多片晶圆淀积薄膜，并且，在薄膜淀积时，每种反应气体同步地从所述炉口部分处的输入管路和所述炉尾部分处的输入管路通入所述反应炉内。

按照本发明一实施例提供的薄膜淀积方法，其中，所述薄膜为多晶硅薄膜。

具体地，所述反应气体为SiH₄。

优选地，所述多片晶圆的数量范围在150片至200片之间。

具体地，通过每个所述反应气体输入管路上设置的气动阀来控制反应气体的流量。