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1、(10)申请公布号 CN 102856175 A (43)申请公布日 2013.01.02 CN 102856175 A *CN102856175A* (21)申请号 201210352952.0 (22)申请日 2012.09.19 H01L 21/205(2006.01) H01L 21/3205(2006.01) (71)申请人 上海华力微电子有限公司 地址 201203 上海市浦东新区张江高科技园 区高斯路 497 号 (72)发明人 任川 王智 张旭升 (74)专利代理机构 上海思微知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 31237 代理人 陆花 (54) 发明名称 炉管挡片结构及其。
2、制造方法 (57) 摘要 本发明提供了一种炉管挡片结构及其制造方 法。炉管挡片结构包括 ： 硅衬底基片、 布置在所述 硅衬底基片上的氮化硅层、 布置在所述氮化硅层 上的二氧化硅层。在硅衬底基片上形成氮化硅层 以形成硅 - 氮化硅结构 ； 并且在第一步骤得到的 硅 - 氮化硅结构上形成二氧化硅层， 以得到形成 硅-氮化硅-二氧化硅结构。 根据本发明的具有特 殊结构的炉管挡片消除挡片对生产片膜厚造成的 影响， 使产品片上得到的薄膜有良好的片与片之 间的均匀性， 同时不影响挡片正常的使用、 回收。 根据本发明的炉管挡片， 其结构特点是在硅 - 氮 化硅的结构上再覆盖二氧化硅， 使炉管挡片与产 品片表。
3、面的材料一致， 消除淀积过程中的淀积速 率差异， 使产品片得到更好的片间均匀性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种炉管挡片结构， 其特征在于包括 ： 硅衬底基片、 布置在所述硅衬底基片上的氮 化硅层、 布置在所述氮化硅层上的二氧化硅层。 2. 根据权利要求 1 所述的炉管挡片结构， 其特征在于， 所述炉管挡片结构用于多晶硅 淀积工艺。 3.根据权利要求1或2所述的炉管挡片结构， 其特征在于， 所述氮化硅薄层2的厚度介 。
4、于 50-200 纳米之间。 4.根据权利要求1或2所述的炉管挡片结构， 其特征在于， 所述二氧化硅层3的厚度介 于 10-50 纳米之间。 5. 一种炉管挡片结构制造方法， 其特征在于包括 ： 第一步骤 ： 在硅衬底基片上形成氮化硅层以形成硅 - 氮化硅结构 ； 第二步骤 ： 在第一步骤得到的硅-氮化硅结构上形成二氧化硅层， 以得到形成硅-氮化 硅 - 二氧化硅结构。 6. 根据权利要求 5 所述的炉管挡片结构制造方法， 其特征在于， 在第一步骤中， 将硅衬 底基片放入淀积氮化硅的炉管中， 淀积覆盖一层 50 到 200 纳米的氮化硅层， 以形成硅 - 氮 化硅结构。 7. 根据权利要求 5。
5、 或 6 所述的炉管挡片结构制造方法， 其特征在于， 在第二步骤中， 将 第一步骤得到的硅 - 氮化硅结构放入淀积二氧化硅的炉管中， 淀积覆盖一层 10 到 50 纳米 的二氧化硅层， 以形成硅 - 氮化硅 - 二氧化硅结构。 8. 根据权利要求 5 或 6 所述的炉管挡片结构制造方法， 其特征在于， 在第一步骤中， 将 硅衬底基片首先放在低压化学气相淀积炉管中， 在反应温度为 650-780 摄氏度、 反应压力 为 0.1-0.2Torr、 反应气体为二氯硅烷和氨气的条件下反应， 从而淀积氮化硅薄层， 淀积厚 度在 50-200 纳米之间。 9. 根据权利要求 5 或 6 所述的炉管挡片结构。
6、制造方法， 其特征在于， 在第二步骤中， 将 硅-氮化硅结构放入低压化学气相淀积炉管中， 在反应温度为750-800摄氏度、 反应压力为 0.3-0.5Torr、 反应气体为二氯硅烷和一氧化二氮的条件下， 反应生成二氧化硅层。 10. 根据权利要求 5 或 6 所述的炉管挡片结构制造方法， 其特征在于， 在第二步骤中， 将硅-氮化硅结构放入低压化学气相淀积炉管中， 在反应温度为650-700摄氏度、 反应压力 0.3-0.4Torr、 反应气体为正硅酸乙酯的条件下， 反应生成二氧化硅层。 权 利 要 求 书 CN 102856175 A 2 1/4 页 3 炉管挡片结构及其制造方法 技术领域 。
7、0001 本发明涉及半导体制造工艺， 更具体地说， 本发明涉及一种炉管挡片结构及其制 造方法。 背景技术 0002 在当前半导体制造工艺中， 炉管工艺使用炉管挡片对炉管内的气流进行阻挡分层 并均衡炉管内温度分布， 使气流中的反应气体与被加工硅片均匀接触， 均匀受热， 发生化学 物理反应， 淀积或生长薄膜。 0003 其中， 多晶硅的淀积， 使用低压化学气相淀积的炉管进行工艺， 要用到的炉管挡片 为硅 / 氮化硅结构， 如图 1 所示 ： 即在硅衬底基片 1 上淀积一层 50 到 200 纳米的氮化硅层 2。 使用这种结构可以让挡片在回收使用时保护硅衬底基片不被酸性溶液腐蚀， 延长挡片使 用寿命。
8、。 0004 但是， 淀积多晶硅的过程中， 因为多晶硅通常作为栅极 “金属-氧化物-半导体” 结 构的 “金属” 层参与导电， 并覆盖在二氧化硅介质层上， 因此， 工艺中的产品片表面已生长好 一层二氧化硅， 与共同工艺的挡片表面材料不同。即， 挡片表面为氮化硅， 产品片表面为二 氧化硅。 0005 因为不同材料对通入炉管中的反应气体有不同的吸附速度， 就导致不同材料表面 淀积反应物的速率不同， 所以， 在通入定量的反应气体后， 同样时间内， 淀积速率高的材料 表面消耗的反应气体多， 供低淀积速率材料表面消耗的反应气体变少， 使之淀积的反应物 膜厚受到影响。 0006 多晶硅淀积的过程中， 当表。
9、面为氮化硅的挡片与产品片共同工艺时， 因氮化硅与 二氧化硅对反应气体的吸附速度不同， 就会引起产品片上淀积的多晶硅膜厚异常， 偏离工 艺设定的目标值。 0007 因此， 需要改善挡片的结构， 消除工艺中炉管挡片带来的对产品片膜厚的不利影 响。 发明内容 0008 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， 提供一种能够消除 工艺中炉管挡片带来的对产品片膜厚的不利影响的炉管挡片结构及其制造方法。 0009 为了实现上述技术目的， 根据本发明的第一方面， 提供了一种炉管挡片结构， 其包 括 ： 硅衬底基片、 布置在所述硅衬底基片上的氮化硅层、 布置在所述氮化硅层上的二氧化硅 层。 00。
10、10 优选地， 所述炉管挡片结构用于多晶硅淀积工艺。 0011 优选地， 所述氮化硅薄层 2 的厚度介于 50-200 纳米之间。 0012 优选地， 所述二氧化硅层 3 的厚度介于 10-50 纳米之间。 0013 根据本发明的第二方面， 提供了一种炉管挡片结构制造方法， 其特征在于包括 ： 第 说 明 书 CN 102856175 A 3 2/4 页 4 一步骤 ： 在硅衬底基片上形成氮化硅层以形成硅-氮化硅结构 ； 第二步骤 ： 在第一步骤得到 的硅 - 氮化硅结构上形成二氧化硅层， 以得到形成硅 - 氮化硅 - 二氧化硅结构。 0014 优选地， 在第一步骤中， 将硅衬底基片放入淀积氮。
11、化硅的炉管中， 淀积覆盖一层 50 到 200 纳米的氮化硅层， 以形成硅 - 氮化硅结构。 0015 优选地， 在第二步骤中， 将第一步骤得到的硅 - 氮化硅结构放入淀积二氧化硅的 炉管中， 淀积覆盖一层 10 到 50 纳米的二氧化硅层， 以形成硅 - 氮化硅 - 二氧化硅结构。 0016 优选地， 在第一步骤中， 将硅衬底基片首先放在低压化学气相淀积炉管中， 在反应 温度为 650-780 摄氏度、 反应压力为 0.1-0.2Torr、 反应气体为二氯硅烷和氨气的条件下反 应， 从而淀积氮化硅薄层， 淀积厚度在 50-200 纳米之间。 0017 优选地， 在第二步骤中， 将硅 - 氮化。
12、硅结构放入低压化学气相淀积炉管中， 在反应 温度为 750-800 摄氏度、 反应压力为 0.3-0.5Torr、 反应气体为二氯硅烷和一氧化二氮的条 件下， 反应生成二氧化硅层。 0018 优选地， 在第二步骤中， 将硅 - 氮化硅结构放入低压化学气相淀积炉管中， 在反应 温度为 650-700 摄氏度、 反应压力 0.3-0.4Torr、 反应气体为正硅酸乙酯的条件下， 反应生 成二氧化硅层。 0019 根据本发明的具有特殊结构的炉管挡片消除挡片对生产片膜厚造成的影响， 使产 品片上得到的薄膜有良好的片与片之间的均匀性， 同时， 不影响挡片正常的使用、 回收。根 据本发明的炉管挡片， 其结。
13、构特点是在硅 - 氮化硅的结构上再覆盖二氧化硅， 使炉管挡片 与产品片表面的材料一致， 消除淀积过程中的淀积速率差异， 使产品片得到更好的片间均 匀性。 附图说明 0020 结合附图， 并通过参考下面的详细描述， 将会更容易地对本发明有更完整的理解 并且更容易地理解其伴随的优点和特征， 其中 ： 0021 图 1 示意性地示出了根据现有技术的炉管挡片结构。 0022 图 2 示意性地示出了根据本发明第一实施例的炉管挡片结构。 0023 图 3 示意性地示出了根据本发明第二实施例的炉管挡片结构制造方法。 0024 需要说明的是， 附图用于说明本发明， 而非限制本发明。注意， 表示结构的附图可 能。
14、并非按比例绘制。并且， 附图中， 相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。 具体实施方式 0025 为了使本发明的内容更加清楚和易懂， 下面结合具体实施例和附图对本发明的内 容进行详细描述。 0026 0027 图 2 示意性地示出了根据本发明第一实施例的炉管挡片结构。 0028 如图 2 所示， 根据本发明第一实施例的炉管挡片结构包括 ： 硅衬底基片 1、 布置在 所述硅衬底基片 1 上的氮化硅 （SiN） 层 2、 布置在所述氮化硅层 2 上的二氧化硅层 3。 0029 优选地， 所述氮化硅薄层 2 的厚度介于 50-200 纳米之间。 0030 优选地， 所述二氧化硅层 3 的厚度介于。
15、 10-50 纳米之间。 说 明 书 CN 102856175 A 4 3/4 页 5 0031 而且， 上述根据本发明第一实施例的炉管挡片结构特别适合多晶硅淀积工艺。 0032 采用在硅衬底基片上淀积氮化硅后再次淀积二氧化硅所形成的特殊结构的炉管 挡片， 消除了炉管工艺中炉管挡片对产品硅片造成厚度偏离目标值的影响， 从而使产品硅 片上淀积生长的薄膜， 其片与片之间的均匀性明显改善， 提高工艺能力指数。 0033 由此， 根据本发明第一实施例的炉管挡片结构至少具有下述技术效果 ： 0034 1.采用本发明描述的硅-氮化硅-二氧化硅结构的炉管挡片， 在实际生产使用中， 消除了因不同材料表面带来的。
16、不利影响， 提高了多晶硅淀积工艺中产品片间均匀性。 如， 对 于厚度为100纳米的多晶硅淀积， 发现使用通常硅-氮化硅结构的挡片， 会导致产品片上淀 积的膜厚下降 1.5 到 2.0 纳米， 炉管内片间均匀性在 0.6% 到 1.0% ； 而使用本发明中的新型 结构挡片， 工艺后产品片上淀积的膜厚没有下降， 炉管内片间均匀性保持在 0.3% 以下。 0035 2. 使用新型结构的挡片， 可以提高工艺能力， 保证产品质量。 0036 3. 同时， 现有针对通常结构挡片的回收工艺并不需要做任何更改， 就可以回收新 结构的挡片。 0037 0038 图 3 示意性地示出了根据本发明第二实施例的炉管挡。
17、片结构制造方法。 0039 如图 3 所示， 根据本发明第二实施例的炉管挡片结构制造方法包括 ： 0040 第一步骤 S1 ： 在硅衬底基片 1 上形成氮化硅层 2 以形成硅 - 氮化硅结构 ； 具体地 说， 例如， 将硅衬底基片 1 放入淀积氮化硅的炉管中， 淀积覆盖一层 50 到 200 纳米的氮化硅 层 2， 形成硅 - 氮化硅结构 ； 0041 第二步骤 S2 ： 在第一步骤 S1 得到的硅 - 氮化硅结构上形成二氧化硅层 3， 以得到 形成硅 - 氮化硅 - 二氧化硅结构 ； 具体地说， 例如， 将第一步骤 S1 得到的硅 - 氮化硅结构放 入淀积二氧化硅的炉管中， 淀积覆盖一层10。
18、到50纳米的二氧化硅层3， 形成硅-氮化硅-二 氧化硅结构。 0042 此后， 可将硅-氮化硅-二氧化硅结构的挡片放入多晶硅淀积的炉管中， 与产品片 一起工艺。 0043 在炉管挡片使用完毕后， 可以按照同样的回收工艺进行回收循环使用， 不需要对 现有回收工艺作任何更改。因为回收使用的酸性溶液在溶解挡片上淀积的多晶硅时， 也会 将挡片氮化硅表面覆盖的二氧化硅溶解腐蚀掉。 0044 第一步骤 S1 覆盖的氮化硅可以在挡片回收时， 保护硅衬底基片不被酸性溶液腐 蚀， 第二步骤 S2 覆盖的二氧化硅可以在挡片使用时， 消除对产品片上淀积膜厚的影响。 0045 更具体地说， 在第一步骤 S1 中， 可。
19、将硅衬底基片 1 首先放在 LPCVD （Low Pressure Chemical Vapor Deposition， 低压化学气相淀积） 炉管中， 温度升至 650-780 摄氏度， 压力 降至 0.1-0.2Torr， 通入一定流量比例的反应气体 DCS （二氯硅烷， 化学分子式 ： SiH2Cl2） 和 NH3（氨气） ， 反应淀积氮化硅薄层 2（氮化硅薄膜） ， 淀积厚度在 50-200 纳米之间。 0046 在第二步骤S2中， 再将硅-氮化硅结构， 放入LPCVD炉管中， 淀积二氧化硅层3 （二 氧化硅薄膜） 。二氧化硅层的淀积有两种方法 ： 方法一， 在 LPCVD 炉管中， 温。
20、度升至 750-800 摄氏度， 压力降至0.3-0.5Torr， 通入一定流量比例的反应气体DCS （二氯硅烷， 化学分子式 ： SiH2Cl2） 和 N2O （一氧化二氮， 又称笑气） ， 反应生成二氧化硅层 3 ； 方法二， 在 LPCVD 炉管中， 温度升至 650-700 摄氏度， 压力降至 0.3-0.4Torr， 通入一定流量的反应气体 TEOS（正硅酸 说 明 书 CN 102856175 A 5 4/4 页 6 乙酯， 化学分子式 ： Si(OC2H5)4） ， 反应生成二氧化硅层。 0047 此外， 可替换地， 上述使用炉管进行 LPCVD 工艺， 实际还可以使用单片作业的。
21、腔体 设备进行 LPCVD 工艺， 淀积覆盖氮化硅和二氧化硅薄膜。 0048 此外， 需要说明的是， 说明书中的术语 “第一” 、“第二” 、“第三” 等描述仅仅用于区 分说明书中的各个组件、 元素、 步骤等， 而不是用于表示各个组件、 元素、 步骤之间的逻辑关 系或者顺序关系等。 0049 可以理解的是， 虽然本发明已以较佳实施例披露如上， 然而上述实施例并非用以 限定本发明。 对于任何熟悉本领域的技术人员而言， 在不脱离本发明技术方案范围情况下， 都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰， 或修改为等 同变化的等效实施例。 因此， 凡是未脱离本发明技术方案的内容， 依据本发明的技术实质对 以上实施例所做的任何简单修改、 等同变化及修饰， 均仍属于本发明技术方案保护的范围 内。 说 明 书 CN 102856175 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102856175 A 7 2/2 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 102856175 A 8 。