氮化硅反应炉的吹扫方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化硅反应炉的吹扫方法，在氮气吹扫之前加入氨气吹扫，该方法包括如下步骤：降低反应腔温度；将反应腔抽真空后通入氨气；通入氮气吹扫后将反应腔抽真空，多次重复该步骤。本发明专利技术在使用氮气吹扫反应炉之前先通入了氨气，通过氨气把残留的二氯二氢硅气体充分反应掉，尽可能地消除了后续批次晶圆进出反应炉时的颗粒污染源；本发明专利技术在反应腔降温过程中，多次用氮气吹扫反应腔并抽真空，可及时将反应腔中较松散的、濒临剥落的氮化硅颗粒剥落并排出，从而有效地减少了后续批次晶圆表面的剥落颗粒污染。

【技术实现步骤摘要】
氮化硅反应炉的吹扫方法
本专利技术属于半导体制造
，尤其是涉及一种氮化硅反应炉的吹扫方法。
技术介绍
氮化硅是一种超硬固体物质，本身具有润滑性及耐磨性。而氮化硅薄膜具有如下一系列优良特性：对可动离子(如Na+)阻挡能力强、结构致密、针孔密度小、呈疏水性、化学稳定性好、介电常数大，是一种在半导体、微电子学和微机电系统领域广泛应用的薄膜材料，大量应用于纯化、隔离、电容介质及结构材料等。在超大规模集成电路中，氮化硅薄膜可用作集成电路的最终纯化层和机械保护层、硅选择性氧化的掩蔽膜、DRAM电容中O-N-O叠层介质的绝缘材料、MOSFET的侧墙以及浅沟隔离的CMP停止层。在超大规模集成电路制造技术中，有很多薄膜淀积的方法，一般而言，这些方法可分为两类：物理气相淀积PVD(PhysicalVaporDeposition)和化学气相淀积CVD(ChemicalVaporDeposition)。而化学气相淀积又可分为：大气压化学气相淀积(APCVD)、低压化学气相淀积(LPCVD)及等离子体増强化学气相淀积(PECVD)等。其中，采用LPCVD方法制备生长氮化硅薄膜时，多使用二氯二氢硅(DCS)和氨气(NH3)在700至800℃范围内的温度下反应得到，其反应式如下：3SiH2Cl2(气)+10NH3(气)→Si3N4(固)+6H2(气)+6NH4Cl(气)在批处理1至10个批次的晶圆后，需要吹扫清理氮化硅反应炉。传统的方法是使用氮气来吹扫反应腔，将反应腔中残留的SiH2Cl2、NH3以及反应腔中剥落的颗粒污染物吹扫干净。但是常规的氮气吹扫对SiH2Cl2的清除效率较低，反应腔内残留的SiH2Cl2在后续批次的晶圆进出反应炉时和H2O(水蒸气)及O2会继续反应，沉积在晶圆表面造成颗粒污染：4SiH2Cl2(气)+4H2O(气)→(SiH2O)4(固)+8HCl(气)SiH2Cl2(气)+O2(气)→SiO2(固)+2HCl(气)因此，如何避免反应腔内残留的SiH2Cl2气体在后续批次的晶圆进出反应炉时对晶圆表面造成的颗粒污染，是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种吹扫方法，以减少由二氯二氢硅和氨气淀积氮化硅的反应炉的反应腔中淀积有氮化硅薄膜的晶圆的表面颗粒污染。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种氮化硅反应炉的吹扫方法，用于吹扫氮化硅反应炉的反应腔，包括如下步骤：降低所述反应腔温度；将所述反应腔抽真空；通入氮气吹扫后将所述反应腔抽真空，多次重复该步骤。可选的，在吹扫过程中，利用所述氮化硅反应炉的温度控制系统实时采集监控所述反应腔的温度。可选的，将上述吹扫方法用于吹扫由二氯二氢硅和氨气淀积氮化硅的反应炉的反应腔，在吹扫过程中，所述反应腔的温度在15-20分钟内由600摄氏度逐步降低到400摄氏度。可选的，在所述反应腔的降温过程中，在将所述反应腔抽真空之后，在通入氮气吹扫之前，先通入氨气以充分反应消耗所述反应腔内残留的二氯二氢硅。可选的，所述氨气及氮气经过过滤器净化之后再通入所述反应腔。可选的，定期对所述氨气及氮气的输送管路抽真空。可选的，在抽取所述反应腔内的气体时，对排出管路进行加热。可选的，对所述排出管路做弯折加长处理。可选的，在所述排出管路的末端装有冷却器以冷凝收集所述反应腔排出的反应物。可选的，所述通入氮气吹扫后将反应腔抽真空的步骤至少重复三次。本专利技术的吹扫方法包括如下步骤：降低反应腔温度；将反应腔抽真空后；通入氮气吹扫后将反应腔抽真空，多次重复该步骤。本专利技术在反应腔降温过程中，多次用氮气吹扫反应腔并抽真空，可及时将反应腔中比较松散的、濒临剥落的氮化硅颗粒剥落排出，从而有效减少了后续批次晶圆的颗粒污染。进一步地，本专利技术在使用氮气吹扫反应炉之前先通入了氨气，通过氨气把残留的二氯二氢硅气体充分反应掉，尽可能地消除了后续批次晶圆进出反应炉时的颗粒污染源。附图说明图1为本专利技术实施例的方法步骤示意图；图2为本专利技术实施例的氮化硅反应炉结构示意图；图3为传统吹扫方法吹扫后淀积所得晶圆的表面颗粒污染分布示意图；图4为本专利技术吹扫方法吹扫后淀积所得晶圆的表面颗粒污染分布示意图；图中，1-基座，2-外管，3-内管，4-加热器，5-晶舟，6-晶圆，7-冷却器。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术的专利技术人在多次研究由二氯二氢硅和氨气淀积氮化硅薄膜的过程以后，发现：采用传统的氮化硅反应炉吹扫方法即用氮气清扫反应腔后，再淀积氮化硅薄膜，淀积完成后晶圆的表面颗粒污染现象仍比较严重，如图3所示，这主要是因为氮气对反应炉中残留的二氯二氢硅的清除效率较低。在后续批次晶圆进出反应炉时，残留的二氯二氢硅会与空气中的水蒸气及氧气继续反应，生成(SiH2O)4以及SiO2固体颗粒附着在晶圆表面：4SiH2Cl2(气)+4H2O(气)→(SiH2O)4(固)+8HCl(气)SiH2Cl2(气)+O2(气)→SiO2(固)+2HCl(气)基于此，本专利技术提出一种氮化硅反应炉的吹扫方法，在传统的氮气吹扫之前加入氨气吹扫，通过氨气把残留的二氯二氢硅气体充分反应掉以尽可能地消除后续批次晶圆的表面颗粒污染源，如图1所示，该方法包括如下步骤：S1、降低反应腔温度；S2、将反应腔抽真空后通入氨气；S3、通入氮气吹扫后将反应腔抽真空，多次重复该步骤。在利用本专利技术的方法吹扫氮化硅反应炉之前先来了解一下氮化硅反应炉的结构。如图2所示，为一种常用的氮化硅垂直反应炉，该反应炉主要包括基座1、外管2、内管3、加热器4、晶舟5、气体输送排出管路以及位于气体排出管路中的冷却器7。其中，固定在基座1上的外管2和内管3构成反应腔，覆盖在外管2上的加热器4可对反应腔加热；晶舟5用来放置成批次的晶圆6；整个气体输送排出管路连通反应腔，可从管口A和B处对反应腔通入气体，从管口E处排出不需要的废气及剥落的颗粒污染。此外，完整的反应炉还包括与之配套的温度控制系统、气压控制系统以及晶圆传输系统。一般的，构成反应腔的外管2和内管3多采用碳化硅材质或者石英材质，两种材质各有优缺点。但长时间的生产淀积作业表明：无论是经济性上，还是颗粒表现上，石英材质的炉管具有更大的化势，所以，在如今的氮化硅制程中，石英材质已经完全取代碳化硅材质，成为反应腔炉管的首要选择。而用来放置晶圆的晶舟5多采用碳化硅材质。进一步地，所述气体输送排出管路中还设有机械泵用以抽取真空。低压化学气相淀积氮化硅薄膜的生产工艺属于淀积工艺，氮化硅薄膜在晶圆表面淀积的同时，不可避免地会淀积在其他部件上，如石英材质的外管2、石英材质的内管3以及碳化硅材质的晶舟5等。在氮化硅薄膜淀积的工作温度区间内(600至800℃)，石英的热膨胀系数很小，几乎为零，而氮化硅的热膨胀系数较大。在温度变化过程中，氮化硅薄膜会产生更多的体积变化，导致氮化硅与石英的接触面出现较大的热应力，而氮化硅薄膜本身就存在的较大内应力，再加上淀积过程中的压力变化、剧烈的气体流动及温度变化而产生的外力作用，氮化硅薄膜很容易就从石英材质的外管2、石英材质的内管3及碳化硅材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化硅反应炉的吹扫方法，其特征在于，用于吹扫氮化硅反应炉的反应腔，包括：降低所述反应腔温度；将所述反应腔抽真空；通入氮气吹扫后将所述反应腔抽真空，多次重复该步骤。

【技术特征摘要】
1.一种氮化硅反应炉的吹扫方法，其特征在于，用于吹扫氮化硅反应炉的反应腔，包括：降低所述反应腔温度；将所述反应腔抽真空；通入氮气吹扫后将所述反应腔抽真空，多次重复该步骤。2.如权利要求1所述的氮化硅反应炉吹扫方法，其特征在于，在吹扫过程中，利用所述氮化硅反应炉的温度控制系统实时采集监控所述反应腔的温度。3.如权利要求1或2所述的氮化硅反应炉吹扫方法，其特征在于，用于吹扫由二氯二氢硅和氨气淀积氮化硅的反应炉的反应腔，在吹扫过程中，所述反应腔的温度在15-20分钟内由600摄氏度逐步降低到400摄氏度。4.如权利要求3所述的氮化硅反应炉吹扫方法，其特征在于，在所述反应腔的降温过程中，在将所述反应腔抽真空之后，在通入氮气吹扫之前，先通入氨气以充分反应消耗所述反...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐兴国，姜波，张凌越，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31