一种沉积炉管制造技术

本发明专利技术提供一种沉积炉管，包括反应腔、加热器、晶舟、底座及辅助加热部。反应腔的一端封闭，另一端具有开口。加热器围绕反应腔的外周设置。晶舟位于反应腔内，用于承载多个批次的晶圆。底座支撑晶舟，底座能够带动晶舟移入反应腔并将开口封闭，或带动晶舟移出反应腔。辅助加热部设置于反应腔的一端，位于晶舟的上方，辅助加热部配置为在加热器加热的同时对位于晶舟顶部的晶圆的中部加热。

A deposition furnace tube

【技术实现步骤摘要】
一种沉积炉管
本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种用于在晶圆上沉积薄膜的炉管。
技术介绍
在半导体制造工艺中，需要在晶圆上沉积各种薄膜。在各种沉积薄膜的方法中，化学气相沉积(CVD，ChemicalVaporDeposition)是一种常用的方法，已经被广泛地应用于各种薄膜的沉积工艺中。化学气相沉积是将反应气体输送到沉积炉管，使其与炉管内的晶圆在一定条件下发生化学反应，以此在晶圆表面沉积一层薄膜。例如，在动态随机存取存储器DRAM(DynamicRandomAccessMemory)的结构中，必须在侧壁上形成一侧壁绝缘层，侧壁绝缘层在DRAM应用上,可以隔离栓导电层(参杂多晶硅)与位线(金属)，藉以避免短路造成器件(Device)失效。侧壁绝缘层的材料可包括氮化硅，其可通过低压化学气相沉积(LPCVD，LowPressureChemicalVaporDeposition)，使用沉积炉管在晶圆上沉积氮化硅形成氮化硅薄膜，接着通过例如蚀刻等工艺，获得侧壁绝缘层。因此，随着DRAM的工艺持续微缩至10纳米等级，在元件大幅微缩的条件下，控制侧壁绝缘层厚度的精准度是一大挑战。如何对现有的沉积炉管的结构进行改进，以改善现有的沉积炉管的沉积膜厚的均匀度问题、准确控制侧壁绝缘层厚度，利于达到芯片产品的侧壁绝缘层的厚度的平坦化，成为薄膜沉积工艺亟待解决的技术难点。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术提供了一种沉积炉管，以改善现有的沉积炉管的沉积膜厚的均匀度问题，利于达到芯片产品的侧壁绝缘层的厚度的平坦化。为达成上述目的，本专利技术提供一种沉积炉管，包括反应腔、加热器、晶舟、底座及辅助加热部。反应腔的一端封闭，另一端具有开口。加热器围绕反应腔的外周设置。晶舟位于反应腔内，用于承载多个批次的晶圆。底座支撑晶舟，底座能够带动晶舟移入反应腔并将开口封闭，或带动晶舟移出反应腔。辅助加热部设置于反应腔的一端，位于晶舟的上方，辅助加热部配置为在加热器加热的同时对晶舟顶部的晶圆的中部加热。本专利技术相较于现有技术的有益效果在于：本专利技术的沉积炉管在晶舟的上方额外设置了辅助加热部，其用于在加热器加热的同时对位于晶舟顶部的晶圆的中部加热，从而对中部给予较多的热能，提高了中部薄膜的沉积速率，使得中部与边缘的厚度基本一致，从而达到膜厚的平坦化，提升芯片产品的良率，进而达到整片晶圆产出的DRAM的性能一致性。附图说明图1为现有的立式沉积炉管的示意图。图2为利用现有的立式沉积炉管形成的芯片产品的剖视示意图。图3a和图3b分别为位于中部和边缘的晶圆的侧壁绝缘层的剖视示意图。图4为利用现有的立式沉积炉管在晶圆表面形成的薄膜的膜厚度范围和晶舟位置关系图。图5为根据本公开一实施例的沉积炉管的示意图。图6为利用沉积炉管在晶圆表面形成的薄膜的膜厚度范围和晶舟位置关系图，其中，虚线对应于现有的沉积炉管，实线对应于本公开的沉积炉管。图7a为利用本公开一实施例的沉积炉管形成的芯片产品的剖视示意图。图7b为利用本公开一实施例的沉积炉管沉积有薄膜的晶圆的微观结构示意图。图8a和图8b分别为位于中部和边缘的晶圆的侧壁绝缘层的剖视示意图。图9a和图9b分别为位于中部和边缘的晶圆的侧壁绝缘层及栓导电层的剖视示意图。图10a为本公开一实施例的沉积炉管的辅助加热部的示意图。图10b为本公开另一实施例的沉积炉管的辅助加热部的示意图。图10c为本公开又一实施例的沉积炉管的辅助加热部的示意图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本专利技术更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本专利技术的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本专利技术的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本专利技术的主要技术创意。化学气相沉积中常用的设备为立式沉积炉管，如图1所示，立式沉积炉管包括加热器1、反应腔2、晶舟3及底座4。放置有晶圆的晶舟3由底座4带动向上移动，进入反应腔2内。反应腔2设有用于输入反应气体的进气口5和排出废气的出气口6，位于反应腔外的加热器对反应腔进行加热，反应气体在炉管内混合并发生化学反应，最终在置于炉管内的晶圆表面上沉积一层SiN薄膜。实际工艺中，晶舟的不同区域放置的晶圆的受热温度不同，由此导致晶圆受热不均。例如，温度越高，沉积速率越大，薄膜厚度越大；而温度越低，沉积速率越小，薄膜厚度越小。因此，晶圆上所沉积的薄膜的厚度不均，导致芯片产品的侧壁绝缘层的厚度偏薄或偏厚。具体的，在对晶圆的后续处理中，需要切除水平方向的薄膜，以暴露出硅衬底表面，保留的薄膜包围晶圆侧壁，作为侧壁绝缘层7，随后在侧壁绝缘层外周形成栓导电层，形成芯片产品8。如图2、3a和图3b所示，位于中部的晶圆9的侧壁绝缘层厚度小于位于边缘的晶圆9’的侧壁绝缘层厚度，且二者差别较大。侧壁绝缘层的厚度偏薄会导致漏电流，而侧壁绝缘层的厚度偏厚会造成后续沉积的栓导电层的电阻阻值偏高的问题。本专利技术人对通过现有的立式沉积炉管进行研究发现，晶舟30顶部的厚度范围相对于晶舟30底部比较差，使得沉积过程中，位于晶舟30顶部的晶圆的薄膜的均匀度相对于位于晶舟30底部的晶圆的薄膜的均匀度较差，表现为晶圆的中间厚度远小于边缘厚度，如图4所示，横坐标表示晶舟30的高度，纵坐标表示晶圆的中部与边缘的厚度比例，其中，位于晶舟30顶部的晶圆的中部与边缘的厚度比例为1:1.045，即，二者厚度差异为4.5％。而位于晶舟30底部的晶圆的中部与边缘的厚度比例为1:1.025，即，二者厚度差异为2.5％。因此，位于晶舟30顶部的晶圆所加工而成的芯片产品的侧壁绝缘层的厚度均匀性差，严重影响产品良率。为解决上述问题，本专利技术人对现有的立式沉积炉管进行改进，具体如下：如图5所示，本专利技术提供一种沉积炉管，包括反应腔10、加热器20、晶舟30、底座40及辅助加热部50。反应腔10的一端封闭，图中为反应腔的顶端，另一端具有开口，图中为反应腔的底端。加热器20围绕反应腔10的外周设置。晶舟30位于反应腔10内，用于承载多个批次的晶圆。底座40支撑晶舟30，底座40能够带动晶舟30移入反应腔10并将开口封闭，或带动晶舟30移出反应腔10。辅助加热部50设置于反应腔10的一端，位于晶舟30的上方，辅助加热部50配置为在加热器20加热的同时对位于晶舟30顶部的晶圆的中部加热。尽管现有技术中存在一些类型的批次式沉积炉管，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沉积炉管，包括：/n反应腔，其一端封闭，另一端具有开口；/n加热器，围绕反应腔的外周设置；/n晶舟，位于反应腔内，用于承载多个批次的晶圆；/n底座，支撑晶舟，底座能够带动晶舟移入反应腔并将开口封闭，或带动晶舟移出反应腔；及/n辅助加热部，设置于反应腔的一端，位于晶舟的上方，配置辅助加热部为在加热器加热的同时对位于晶舟顶部的晶圆的中部加热。/n

【技术特征摘要】
1.一种沉积炉管，包括：
反应腔，其一端封闭，另一端具有开口；
加热器，围绕反应腔的外周设置；
晶舟，位于反应腔内，用于承载多个批次的晶圆；
底座，支撑晶舟，底座能够带动晶舟移入反应腔并将开口封闭，或带动晶舟移出反应腔；及
辅助加热部，设置于反应腔的一端，位于晶舟的上方，配置辅助加热部为在加热器加热的同时对位于晶舟顶部的晶圆的中部加热。


2.如权利要求1所述的沉积炉管，其中，辅助加热部至少部分的覆盖反应腔的一端的内表面。


3.如权利要求1所述的沉积炉管，其中，辅助加热部、晶舟及反应腔同轴设置。


4.如权利要求1所述的沉积炉管，其中，辅助加热部包括电阻丝。


5.如权利要求4所述的沉积炉管，其中，电阻丝为圆盘形，且辅助加热部中部的电阻丝的密度大于辅助加热部外周的电阻丝的密度。

【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：发明
国别省市：安徽;34