半导体扩散设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种半导体扩散设备，包括扩散炉体、加热装置及若干个冷却器件；扩散炉体用于容纳承载晶圆的晶舟，其炉管一端封闭，另一端具有装卸通口；加热装置环绕扩散炉体，用于给扩散炉体加热，加热装置内自上而下分成若干个加热区域；若干个冷却器件位于加热装置上，且与若干个加热区域一一对应设置，用于给对应的加热区域进行调整式降温。采用本实用新型专利技术的半导体扩散设备，能实现对不同区域的降温速率进行调整，使不同区域的降温速率实现一致，使得最终从扩散炉体内被移至室温环境中的所有晶圆的温度都一致，避免因温度差异引发热损伤导致晶圆上的器件失效，同时便于后续工艺的温度管理，有助于提高生产良率。

【技术实现步骤摘要】
半导体扩散设备
本技术涉及半导体制造领域，特别是涉及一种半导体扩散设备。
技术介绍
扩散工艺是集成电路制造中最主要的掺杂工艺，它是在高温条件下，将磷、硼等原子扩散到晶圆内，从而改变和控制半导体内杂质的类型、浓度和分布，以便建立起不同的电特性区域。现有的扩散工艺绝大部分都是以批次型处理方式进行的，即将多个批次的上百片乃至数百片晶圆同时放入扩散炉中进行扩散处理，由此可以极大提高生产效率。但潜在的风险是，一旦设备出现故障或工艺出现异常，受到影响的晶圆数量也是成倍增加，因而对半导体扩散设备的管理需格外严格，要尽力将潜在的易引起工艺不良的风险在事前予以排除。随着集成电路技术的飞速发展，器件的关键尺寸日益缩小而单个芯片上所包含的器件种类及数量越来越多，使得工艺生产中的微小差异都可能对器件性能造成巨大影响，比如在晶圆的扩散工艺结束后，因为现有的扩散设备本身的结构原因，使得扩散沉积工艺结束后，不同区域的降温速率呈现出差异，导致最终被转移至常温环境中的晶圆的温度不同，这种温度差异不仅对晶圆本身产生不良影响，比如因热损伤导致晶圆上的器件失效，同时对后续工艺也会产生不良影响。如图1所示的现有扩散设备中，对应不同区域的不同批次的晶圆的降温速率呈现出如图2所示的差异，通常是自上而下，晶圆的降温速率逐渐加快。此外，因批次内的晶圆装载数量不同，也会在降温过程中发生降温速率差异。在日益精细化的半导体制造工艺中，尤其是在批次型处理的扩散工艺中，这种因降温速率差异导致的工艺不良越来越突出，急需提出有效的改善对策。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种半导体扩散设备，用于解决现有技术中，在扩散工艺结束后，因不同区域的降温速率不同，导致热损伤问题突出，引发晶圆上的器件失效，同时对后续工艺产生不良影响等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种半导体扩散设备，包括扩散炉体、加热装置及若干个冷却器件；所述扩散炉体用于容纳承载晶圆的晶舟，所述扩散炉体内的炉管空间一端封闭，炉管另一端具有装卸通口；所述加热装置环绕所述扩散炉体，用于给所述扩散炉体加热，依照所述扩散炉体的设置高度，所述加热装置内自上而下划分成若干个加热区域；若干个所述冷却器件位于所述加热装置上，且与若干个所述加热区域一一对应设置，用于给对应的所述加热区域调整式降温。可选地，所述冷却器件包括风扇，所述风扇包括开启/转速调节/关闭三种工作模式。可选地，所述加热区域包括自上而下依次相接的顶部加热区域、上半部加热区域、中间加热区域、下半部加热区域及底部加热区域，所述冷却器件包括5个，以给对应的5个所述加热区域进行调整式降温。可选地，所述若干个加热区域上下边缘占用的高度相同，每一所述加热区域上下边缘占用的高度大于单批次晶圆输送量的配置的高度。可选地，所述炉管设备还包括若干个温度测量装置，位于所述加热装置上，若干个所述温度测量装置与若干个所述加热区域一一对应，以测量对应的所述加热区域的温度。在另一可选方案中，所述炉管设备还包括若干个温度测量装置，位于所述扩散炉体和所述加热装置之间，若干个所述温度测量装置与若干个所述加热区域一一对应，以测量对应的所述加热区域的温度。可选地，所述温度测量装置包括热电偶。可选地，所述温度测量装置与所述冷却器件位于所述扩散炉体相对的两侧。可选地，所述半导体扩散设备还包括快速降温装置，所述快速降温装置位于所述加热装置的外围，若干个所述冷却器件分别连通所述加热装置内的对应所述加热区域至所述快速降温装置的冷却汇集区，所述冷却汇集区环罩所述加热装置。可选地，所述快速降温装置包括冷却水循环装置或冷却气体循环装置。如上所述，本技术的半导体扩散设备，具有以下有益效果：本技术的半导体扩散设备，在不同的加热区域对应设置冷却器件，以实现对不同的加热区域的降温速率进行调整，使不同的加热区域的降温速率实现一致，使得最终从所述扩散炉体内被移至室温环境中的所有晶圆的温度都一致，避免因温度差异引发热损伤导致晶圆上的器件失效，同时便于后续工艺的温度管理，有助于提高生产良率。附图说明图1及图2显示为现有技术中的半导体扩散设备结构及其不同区域的降温速率示意图。图3及图4显示为本技术实施例一的半导体扩散设备的结构示意图。图5显示为本技术实施例一的半导体扩散设备的降温速率调节过程示意图。图6显示为本技术实施例二的半导体扩散设备降温速率调节方法流程图。元件标号说明11扩散炉体111装卸通口12加热装置13冷却器件14温度测量装置15快速降温装置151冷却汇集区16阀门17晶圆放置区域18加热区域21晶圆22晶舟31主控制器S01，S02步骤具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。请参阅图3至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质
技术实现思路
的变更下，当亦视为本技术可实施的范畴。且本技术的示意图中，出于使图示简洁的目的，对于同一图示中的相同结构通常不做重复标记。实施例一如图3至图5所示，本技术提供一种半导体扩散设备，包括扩散炉体11、加热装置12及若干个冷却器件13；所述扩散炉体11用于容纳承载晶圆21的晶舟22，所述扩散炉体11内的炉管空间一端封闭，炉管另一端具有装卸通口111；所述加热装置12环绕所述扩散炉体11，用于给所述扩散炉体11加热，依照所述扩散炉体11的设置高度，所述加热装置12内自上而下划分成若干个加热区域18；若干个所述冷却器件13位于所述加热装置12上，且与若干个所述加热区域18一一对应设置，用于给对应的所述加热区域18进行降温。本技术通过在不同的加热区域增设独立的冷却器件，以实现对不同加热区域的降温速率进行调整，使不同加热区域的降温速率实现一致，使得最终从扩散炉体内被移至室温环境中的所有晶圆的温度都一致，避免因温度差异引发热损伤导致晶圆上的器件失效，同时便于后续工艺的温度管理，有助于提高生产良率。作为示例，所述扩散炉体11上端封闭，下端设有所述装卸通口111，且整体呈中空圆柱形，即本实施例的半导体扩散设备是一种立式设备，而所述加热装置12位于所述扩散炉体11的外围且环绕所述扩散炉体11除所述装卸通口111外的其他区域。作为示例，所述加热装置12由加热线圈构成，即加热线圈环绕在所述扩散炉体11的外围，以给所述扩散炉体11加热，使得扩散沉积工艺能够正常进行。所述加热装置12将所述扩散炉体11自上而下分成若干个所述加热区域18，这若干个加热区域18既可以是通过同一个加热线圈进行加热，也可以是通过若干个独立的加热线圈进行加热，因而所述不同加热区域18本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体扩散设备，其特征在于，包括：扩散炉体，用于容纳承载晶圆的晶舟，所述扩散炉体内的炉管空间一端封闭，炉管另一端具有装卸通口；加热装置，环绕所述扩散炉体，用于给所述扩散炉体加热，依照所述扩散炉体的设置高度，所述加热装置内自上而下划分成若干个加热区域；及，若干个冷却器件，位于所述加热装置上，且与若干个所述加热区域一一对应设置，用于给对应的所述加热区域调整式降温。

【技术特征摘要】
1.一种半导体扩散设备，其特征在于，包括：扩散炉体，用于容纳承载晶圆的晶舟，所述扩散炉体内的炉管空间一端封闭，炉管另一端具有装卸通口；加热装置，环绕所述扩散炉体，用于给所述扩散炉体加热，依照所述扩散炉体的设置高度，所述加热装置内自上而下划分成若干个加热区域；及，若干个冷却器件，位于所述加热装置上，且与若干个所述加热区域一一对应设置，用于给对应的所述加热区域调整式降温。2.根据权利要求1所述的半导体扩散设备，其特征在于：所述冷却器件包括风扇，所述风扇包括开启/转速调节/关闭三种工作模式。3.根据权利要求1所述的半导体扩散设备，其特征在于：所述加热区域包括自上而下依次相接的顶部加热区域、上半部加热区域、中间加热区域、下半部加热区域及底部加热区域，所述冷却器件包括5个，以给对应的5个所述加热区域进行调整式降温，所述若干个加热区域上下边缘占用的高度相同，每一所述加热区域上下边缘占用的高度大...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34