[实用新型]一种可提升氧化炉炉口硅片氧化膜厚均匀性的装置

说明书

本实用新型公开了一种可提升氧化炉炉口硅片氧化膜厚均匀性的装置，包括石英炉门和连接着石英炉门用于硅片氧化的石英管，位于所述石英管管口位置分别设有石英管测压口和补气进气口，所述石英管测压口和补气进气口之间连接有进量控制系统；所述进量控制系统包括压力控制仪和流量控制阀，所述石英管测压口实时监测氧化炉反应中石英管管口的压力，并通过所述压力控制仪结合流量控制阀对所述补气进气口补气进气量进行实时控制，本实用新型可以实现氧化炉反应管口的压力稳定，可提升氧化炉反应管特别是反应管口位置的氧化膜厚均匀性，同时具有易实现、操作简便等优点。

技术领域

本实用新型涉及电子半导体工艺生产专用装备领域，具体为一种可提升氧化炉炉口硅片氧化膜厚均匀性的装置。

背景技术

在电子半导体集成电路工艺中，氧化是必不可少的一项工艺技术。自从早期人们发现硼、磷、砷、锑等杂质元素在SiO2的扩散速度比Si中的扩散速度慢得多，SiO₂膜就被大量用在器件生产中作为选择扩散的掩模，并促进了硅平面工艺的出现。同时在Si表面生长的SiO₂膜不但能与Si有着良好的附着性，而且具有非常稳定的化学性质和电绝缘性能，因此SiO₂膜在集成电路中起着极其重要的作用。SiO₂膜常用于表面钝化、掺杂阻挡层、表面绝缘体、器件绝缘体、缓冲层、隔离层等。在半导体器件的生产中常采用的SiO₂膜生产方法有热生长法、化学气相沉积法、阴极溅射法、真空蒸发法、外延生产法等。选择何种方法来生长SiO₂膜与器件的性能有很大的关系，其中，目前最为普遍的方法是采用热生长法，由氧化炉实现SiO₂膜的生长。

氧化炉制备SiO₂膜的过程是Si的一个表面过程，即在氧化炉反应管的高温环境中放入Si，再通入工艺气体O₂，与Si原子反应在表面进行反应生产SiO₂膜，反应温度越高、时间越长，生长的SiO₂膜厚度越厚。SiO₂膜厚度及均匀性对器件性能有重要影响，SiO₂膜均匀是器件性能的重要保证。随着电子半导体器件的发展，对SiO₂膜厚均匀性的要求越来越高。

SiO₂膜厚度均匀性的最主要的影响因素是温度和O₂量，温度越高、O₂量越大，SiO₂膜厚度越厚，随着对SiO₂膜厚度均匀性的要求越来越高，对相应设备——氧化炉温控的设备的要求也越来高。氧化炉主要从以下两个方面提升改善氧化均匀性，一是提高氧化炉温控精度，减少炉内的温度偏差；二是提高氧化反应管内氧气气氛的均匀性。

但是，现有的硅片氧化炉存在以下缺陷：

目前氧化炉主要从提高氧化炉温控精度方面，减少炉内的温度偏差，提高氧化SiO₂膜厚度均匀性，而对于应管内氧气气氛的均匀性的措施较少。在实际使用中，氧化炉反应管内氧气气氛的均匀性影响很大，工艺过程中，在石英管尾部设有工艺气体进气管，在管口附近废气排气管直接与工厂外围排风相相连接，工厂外围排风大小必须达到合适的数值，如排风太大，会使管口O₂来不及与Si反应而被抽排走，使炉口硅片的SiO₂膜厚度变薄。而如果如果如排风太小，使管口O₂聚集，与Si反应的O₂多，使炉口硅片的SiO₂膜厚度变厚。所以往往在气排气管设置有手动风阀装置以控制排气量的大小。而实际使用中，工厂外围排风难免存在波动现象，使得炉口硅片的SiO₂膜厚度偏厚或偏薄，影响了SiO₂膜厚均匀性，使得炉口SiO₂膜厚度的均匀性成为氧化炉工艺的瓶颈，影响了半导体器件的性能，严重时甚至导致器件报废。

发明内容