一种压力控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及半导体集成领域，尤其涉及一种压力控制系统。该系统应用于制备栅氧薄膜的常压炉管上，且常压炉管具有常压反应腔室，通过压力表、控制器和控制阀的结合，可以随时控制炉管内的压力，保证管内的压力是一个稳定的常压制，保证了栅氧化层的厚度的稳定，提高了后续半导体器件制作的可靠性和良率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体集成领域，尤其涉及一种压力控制系统。
技术介绍
栅极是MOS管中重要的组成部分，是集成电路器件工作的指挥官，因此栅氧化工艺的精确控制，成了集成电路器件能否满足要求的必要条件之一。在当今的半导体制造中，由于具有良好的物理和化学特性，多年来二氧化硅一直被用作栅介质的主要材料，而垂直炉管在200毫米以上的工艺中，由于工艺控制精确，程式自动化程度高等诸多优点，已经彻底取代了水平式炉管。在半导体制造技术中，常压炉管是用来做栅氧化层的标准机台，随着半导体线宽的越来越小，特别是做到小于65nm的时候，栅氧化层的厚度要求越来越高，要求栅氧化层的变异厚度在+/-1埃。现在的常压炉管管内的压力和大气压力是联通的，由于大气压力在一年四季会有很大的差异，这样导致常压炉管管内的压力会有很大的变化，由于压力会影响栅氧化层的厚度，直接导致常压炉管的厚度的波动大于1埃，不能满足线宽小于65nm的制程要求。所以现在亟需一种新型的常压炉管。
技术实现思路
鉴于上述问题，本技术提供压力控制系统。一种压力控制系统，其特征在于，应用于制备栅氧薄膜的常压炉管上，且所述常压炉管具有常压反应腔室，所述压力控制系统包括：真空泵，通过管道与所述反应腔室贯通连接，以抽取所述反应腔室内的气体；控制阀，设置在所述真空泵与所述反应腔室之间的所述管道上；压力表，设置于所述管道上；控制器，分别与所述压力表和所述控制阀连接，以根据从所述压力表上获取的所述反应腔室内的实时气压值来调整所述控制阀的开口大小。上述的系统，其中，所述常压炉管内气压为700-740torr。上述的系统，其中，所述压力表为就地指示型气体压力表。上述的系统，其中，所述控制阀为APC气动高压笼式调节阀。上述的系统，其中，所述常压炉管为垂直式常压炉管。上述的系统，其中，所述常压炉管的材质为石英。上述的系统，其中，所述常压炉管内的温度为700-1000℃。上述的系统，其特征在于，所述常压炉管内设置有晶舟，所述晶舟设于所述反应腔室内，用以存放晶圆。综上所述，本技术设计的一种压力控制系统，应用于制备栅氧薄膜的常压炉管上，且常压炉管具有常压反应腔室，通过压力表、控制器和控制阀的结合，可以随时控制炉管内的压力，保证管内的压力是一个稳定的常压制，保证了栅氧化层的厚度的稳定，提高了后续半导体器件制作的可靠性和良率。附图说明参考所附附图，以更加充分的描述本技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本技术范围的限制。图1是本技术结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本技术作进一步的说明，但是不作为本技术的限定。硅表面上总是覆盖着一层二氧化硅，即使是刚刚解理的硅，在室温下，只要在空气中一暴露就会在表面上形成几个原子层的氧化膜。当我们把硅晶片暴露在高温且含氧的环境里一段时间之后，硅晶片的表面会生长一层与硅附着性良好，且具有高度稳定的化学性和电绝缘性的二氧化硅(SiO2)。正因为二氧化硅具有这样好的性质，它在硅半导体元件中的应用非常广泛。根据不同的需要，二氧化硅被用于器件的保护层和钝化层，以及电性能的隔离，绝缘材料和电容器的介质膜等。本技术是在制作上述二氧化硅层中，以常压管随大气压力的变化范围，确定一个压力值，保证管内的压力可以控制稳定在这个值，由此设计出一种压力控制系统，该压力控制系统包括有：常压炉管1，即现在常用的垂直式炉管，目前常用的氧化炉工艺，是将硅片水平放置在晶舟上，会有炉丝进行加热到制定的湿度，氢气氧气氮气等气体从炉管的顶部通入，完成对硅片的氧化，形成栅氧化层。氧化层的厚度也根据产品的不同要求而定，而氧化速度则由该常压炉管的温度、气流量以及压力等工艺参数决定，这些参数最终会影响氧化层的性能和质量。控制阀3，通过一气体管道与常压炉管1连接，在本技术中，控制阀采用气动高压笼式调节阀，该种阀结构紧凑，流体通道呈S流线型，压降损失小、流量大，可调范围广。调节阀的泄漏量符合ANSIB16.104标准。调节阀配用多弹簧薄膜执行机构，其结构紧凑，输出力大。压力表2，设置在常压炉管1与控制阀3连接的管道上，用来监控常压炉管内的压力值。目前主流的垂直式炉管中的栅氧化工艺使用的是常压工艺，并未使用泵来控制炉管中的压力，因此当外界气压发生变化时，炉管内的气压也会发生变化。通常情况下，环境气压在750-790Torr之间变化，从经验数据来看，当变化达到8Torr甚至更多时，栅氧的厚度会变化的非常明显。因此需要一个压力表对其进行精确监控，所以该压力表的精度也需要表较高，所以可以选择常规的普通高精度气体压力表就可以了。真空泵4，与控制阀3连接，抽取常压炉管内的空气以维持常压管内的气压的稳定。在栅氧工艺中要注意两点的就是：一、在天气变化特别剧烈的春秋季节，需要加强监测频率，防止由于突发的天气状况导致栅氧后续的剧烈变化；二、在移至会有突变或已经看到变化时，要迅速反应，对氧化速度进行适当的调节，防止栅氧厚度变化过大影响器件性能。所以对于上述的注意点进行改进，不需要人为监控，在有压力表的情况下，设定炉管内的一个恒定压力值，在本技术中，该恒定压力值设定为700-740torr之间，这个气压值是比外界的气压小的，所以当常压管内的气压高于一定范围了，真空泵工作抽取常压管内的气体，以维持常压管内的气压在一个恒定的气压下。控制器5，分别与压力表2和控制阀3连接，该控制器的作用就是根据压力表的表值来控制控制阀的开口大小。因为在路管内进行氧化包括三种主流工艺：干法氧化、湿法氧化和DCE干法氧化，而在主流的工艺中，炉管生长栅氧的厚度都是通过控片来进行检测的，因此控片的控制也会影响到我们的工艺。通常我们会对控片使用之前的厚度进行严格的规定，这是因为当栅氧化层厚度很薄的情况下，控片使用之前的厚度也会影响到栅氧化之后的结果。除此之外，档片的品种、使用次数都能影响最终的结果。在进行DCE干法氧化工艺中，引入氯离子带来的很多的好处，但也带来一个缺点，其中炉管的材质是石英的，大量的生产工艺数据证明，当反应温度高于900摄氏度时，石英材料中的羟基含量会影响氯离子从DCE中分解出来的进程，造成多重不良结果，所以在本技术中，根据不同的氧化工艺，炉管内的温度总体设置在700-1000℃之间。栅氧化层管理着集成电路器件的工作，是整个器件可以正常工作的关键环节，我们只有将工艺中所有变化因素都掌握好，才能实现对栅氧化层工艺的精确控制，保证器件的性能，尤其是炉管内的气压。所以，上述实施例中的压力控制系统中，应用于制备栅氧薄膜的常压炉管上，且常压炉管具有常压反应腔室，通过压力表、控制器和控制阀的结合，可以随时控制炉管内的压力，保证管内的压力是一个稳定的常压制，保证了栅氧化层的厚度的稳定，提高了后续半导体器件制作的可靠性和良率。通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力控制系统，其特征在于，应用于制备栅氧薄膜的常压炉管上，且所述常压炉管具有反应腔室，所述压力控制系统包括：真空泵，通过管道与所述反应腔室贯通连接，以抽取所述反应腔室内的气体；控制阀，设置在所述真空泵与所述反应腔室之间的所述管道上；压力表，设置于所述管道上；控制器，分别与所述压力表和所述控制阀连接；以及所述控制器根据从所述压力表上获取的所述反应腔室内的实时气压值来调整所述控制阀的开口大小。

【技术特征摘要】
1.一种压力控制系统，其特征在于，应用于制备栅氧薄膜的常压炉管上，且所述常压炉管具有反应腔室，所述压力控制系统包括：
真空泵，通过管道与所述反应腔室贯通连接，以抽取所述反应腔室内的气体；
控制阀，设置在所述真空泵与所述反应腔室之间的所述管道上；
压力表，设置于所述管道上；
控制器，分别与所述压力表和所述控制阀连接；以及
所述控制器根据从所述压力表上获取的所述反应腔室内的实时气压值来调整所述控制阀的开口大小。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述常压炉管内气压为700-740torr。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王孝进，谢峰，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42