[发明专利]利用正硅酸乙酯制备二氧化硅的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，更具体地说，本发明涉及一种利用正硅酸乙酯制备二氧化硅的设备及利用正硅酸乙酯制备二氧化硅的方法。

背景技术

在半导体器件制造过程中，有时需要在半导体器件结构中沉积二氧化硅(SiO₂)，因此现有技术已经存在一种利用Si(OC₂H₅)₄(正硅酸乙酯，TEOS)制备二氧化硅的方法。

更具体地说，正硅酸乙酯是一种无色液体；其熔点约为-77℃，其沸点约为168.5℃，其密度约为0.9346克/厘米³。正硅酸乙酯对空气较稳定，微溶于水，在纯水中水解缓慢，在酸或碱的存在下能加速水解作用，并且与沸水作用可得到没有电解质的硅酸溶胶。其中，图1示意性地示出了正硅酸乙酯的分子结构。

通过炉管低压正硅酸乙酯工艺采用正硅酸乙酯作为前驱体制备的二氧化硅具有优良的台阶覆盖率，厚度均匀度，低温等优点，被广泛应用于薄膜中间介质层，栅极晶体管间隔层，多晶硅互连线周围层等。

但是，由于采用液态正硅酸乙酯作为前驱体会引起复杂的副产物，因此制备工艺中容易导致颗粒问题。具体地说，利用正硅酸乙酯制备二氧化硅的反应方程式为：

Si(OC₂H₅)₄＝SiO₂+4C₂H₄+2H₂O

其中，″C₂H₄″和″H₂O″是反应的副产物。并且，由于副产物″C₂H₄″和″H₂O″的存在，使得制备工艺中容易导致颗粒问题。更具体地说，图2示意性地示出了正硅酸乙酯反应腔1的示图，正硅酸乙酯反应腔1中布置了硅片W1，多管阀密封圈S1用来保证抽低压的实现。为了防止密封圈S1的高温损坏(例如大于550℃)，常采用在多管阀T1内通入冷却水A1来降低密封圈S1周围温度。但是由于工艺的副产物容易在低温点聚积，冷却水A1的使用使得多管阀T1周围容易形成颗粒聚积，对工艺颗粒控制造成影响。因此，在现有技术的工艺步骤中，虽然有效保护了密封圈S1，但由于冷却水A1的原因使反应副产物在多管阀T1周围聚积，仍然存在颗粒问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够有效地消除或者缓解利用正硅酸乙酯制备二氧化硅时产生的颗粒问题的利用正硅酸乙酯制备二氧化硅的设备及方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种利用正硅酸乙酯制备二氧化硅的设备，其包括：正硅酸乙酯反应腔、泵、第一气体流量计以及正硅酸乙酯气体源；其中，所述正硅酸乙酯反应腔与所述泵相连，所述正硅酸乙酯反应腔通过所述第一气体流量计连接至所述正硅酸乙酯气体源；并且，在所述正硅酸乙酯气体源与所述第一气体流量计之间的运气管路上布置了第一加热保护套，在所述正硅酸乙酯反应腔与所述第一气体流量计之间的运气管路上布置了第三加热保护套；而且，所述第一加热保护套C1的温度被设定为100℃，所述第三加热保护套的温度被设定为高于100℃。

优选地，在上述利用正硅酸乙酯制备二氧化硅的设备中，所述第三加热保护套C3的温度设定为介于110℃至130℃之间。

优选地，在上述利用正硅酸乙酯制备二氧化硅的设备中，所述第三加热保护套C3的温度被设定为120℃。

优选地，在上述利用正硅酸乙酯制备二氧化硅的设备中，在所述正硅酸乙酯反应腔与所述泵之间布置了一个过滤器。

优选地，在上述利用正硅酸乙酯制备二氧化硅的设备中，在所述正硅酸乙酯反应腔与所述第一气体流量计之间布置了第一气体开关阀；在所述正硅酸乙酯反应腔与所述泵之间布置了第二气体开关阀；在所述泵与所述第一气体流量计之间布置了第三气体开关阀；在所述正硅酸乙酯气体源与所述第一气体流量计之间布置了第四气体开关阀。

根据本发明的第二方面，提供了一种利用正硅酸乙酯制备二氧化硅的方法，其包括：将正硅酸乙酯反应腔与泵相连；将正硅酸乙酯反应腔通过第一气体流量计连接至正硅酸乙酯气体源；在所述正硅酸乙酯气体源与所述第一气体流量计之间的运气管路上布置第一加热保护套；在所述正硅酸乙酯反应腔与所述第一气体流量计之间的运气管路上布置第三加热保护套；将所述第一加热保护套C 1的温度设定为100℃，并且将所述第三加热保护套的温度设定为高于100℃。