一种硅片热氧化湿氧工艺制造技术

本发明专利技术的一种硅片热氧化湿氧工艺，包括构建硅片热氧化湿氧工艺过程高纯水加注量确定的步骤和方法，具体包括在氧化炉炉管后部设置计量泵和气体喷头；通过计量泵将高纯水注入气体喷头；气体喷头将注入的高纯水雾化成水汽注入氧化炉炉管，水汽进入氧化炉炉管后，分解成氢气和氧气，与硅片发生反应，在硅片表面形成氧化膜；通过调整计量泵注入氧化炉炉管内纯水的量控制硅片表面氧化膜的生长厚度。本发明专利技术提高了硅片氧化湿氧工艺的安全可靠性，减少了湿氧过程引入污染的几率，通过控制计量泵注入纯水的流量和湿氧工艺时间，可精准控制硅片氧化工艺氧化膜的生长厚度。

【技术实现步骤摘要】
一种硅片热氧化湿氧工艺
本专利技术属于半导体硅片生产
，具体涉及一种硅片热氧化湿氧工艺。
技术介绍
目前，硅片热氧化，是在硅片表面生长一层优质的氧化层对整个半导体集成电路制造过程具有极为重要的意义。它不仅作为离子注入或热扩散的掩蔽层，而且也是保证器件表面不受周围气氛影响的钝化层,它不光是器件与器件之间电学隔离的绝缘层，而且也是MOS工艺以及多层金属化系统中保证电隔离的主要组成部分。因此了解硅氧化层的生长机理，控制并重复生长优质的硅化层方法对保证高质量的集成电路可靠性是至关重要的；在硅片衬底加工过程中，为了检验衬底内部的微缺陷，同样需要对硅片进行热氧化工艺模拟，以验证衬底硅片的热稳定性。在硅片表面形成SiO2的技术有很多种：热氧化生长，热分解淀积(即CD法)，外延生长，真空蒸发，反应溅射及阳极氧化法等。其中热生长氧化在集成电路工艺中用得最多，其操作简便，且氧化层致密，足以用作为扩散掩蔽层，通过光刻易形成定域扩散图形等其它应用。硅热氧化工艺按所用的氧化气氛可分为：干氧氧化和湿氧氧化。干氧氧化是以干燥纯净的氧气作为氧化气氛，在高温下氧直接与硅反应生成二氧化硅。传统湿氧氧化工艺通常有两种，一种是采用在鼓泡瓶内加热高纯水作为水蒸汽源，用干燥氧气通过加热的水（常用水温为95℃）所形成的氧和水汽混合物形成氧化气氛，见附图1。另外一种是通过向高温石英管内通入高纯氢气和氧气，在石英反应管进口处直接合成水蒸汽的方法进行水汽氧化，见附图2。但是，传统的两种工艺方式存在较大弊端：第一种通过加热鼓泡瓶的湿氧工艺，首先加热过程中鼓泡瓶为密闭压力容器，存在较大安全隐患；其次，湿氧蒸汽气路中用到的电磁阀芯为金属材料，容易对系统造成污染；另外加热鼓泡瓶蒸发水蒸气的湿氧工艺无法精准控制湿氧蒸汽量，工艺稳定性不好。另外一种通过向高温石英管内通入高纯氢气和氧气的湿氧工艺，氢气属于易燃易爆气体，放置现场使用同样存在较大安全隐患。
技术实现思路
有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供了一种硅片热氧化湿氧工艺，可以有效解决现有湿氧工艺的安全隐患，同时可以提高湿氧过程的控制精度。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种硅片热氧化湿氧工艺，该湿氧工艺用到的系统包括氧化炉炉管、气体喷头、计量泵、氮气罐、氧气罐，所述氧化炉炉管的后部设有相连的气体喷头和计量泵；该湿氧工艺包括以下步骤：S1：在系统中设置PFA高纯水容器；S2：所述PFA高纯水容器上设有一进气口，在进气口内设有高效过滤器，PFA高纯水容器的其他地方进行密闭处理；S3：在系统内设置所述气体喷头，气体喷头连通在氧化炉炉管的后端；S4：在系统中设置计量泵，通过控制模块与系统连接来自动控制计量泵启停，控制模块实时调整计量泵的流量来控制湿氧过程注入纯水的量，进而控制硅片表面氧化膜的生长厚度；S5：所述计量泵将高纯水注入氧气气体连通管路，通过所述气体喷头将高纯水雾化，生成氧气和水汽的混合气体，通入氧化炉炉管内，并分解成氢气和氧气，与硅片发生反应，在硅片表面形成氧化膜，实现湿氧工艺。进一步的，所述计量泵、氮气罐、氧气罐与气体喷头之间分别通过连通管路相连。进一步的，所述连通管路上均设有控制阀。进一步的，所述气体喷头为三通雾化喷头。进一步的，所述计量泵与外部的控制模块相连。进一步的，所述氧化炉炉管为高温石英管。本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种硅片热氧化湿氧工艺，可以有效解决现有湿氧工艺的安全隐患，同时可以提高湿氧过程的控制精度。本专利技术提高了硅片热氧化湿氧工艺的安全可靠性，减少了湿氧过程引入污染的几率，通过控制计量泵注入纯水的流量和湿氧工艺时间，可精准控制硅片氧化工艺氧化膜的生长厚度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的热氧化湿氧工艺原理示意图；图2为传统的通过加热鼓泡瓶的湿氧工艺原理示意图；图3为传统的通过向高温石英管内通入高纯氢气和氧气的湿氧工艺原理示意图；图中标记：1、氧化炉炉管，2、气体喷头，3、计量泵，4、氮气罐，5、氧气罐，6、PFA高纯水容器，7、控制阀。具体实施方式下面给出具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本专利技术技术方案为前提的最佳实施例，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，一种硅片热氧化湿氧工艺，该湿氧工艺用到的系统包括氧化炉炉管1、气体喷头2、计量泵3、氮气罐4、氧气罐5，所述氧化炉炉管1的后部设有相连的气体喷头2和计量泵3；该湿氧工艺包括以下步骤：S1：在系统中设置PFA高纯水容器6；S2：所述PFA高纯水容器6上设有一进气口，在进气口内设有高效过滤器，PFA高纯水容器6的其他地方进行密闭处理；S3：在系统内设置所述气体喷头2，气体喷头2连通在氧化炉炉管1的后端；S4：在系统中设置计量泵3，通过控制模块与系统连接来自动控制计量泵3启停，控制模块实时调整计量泵3的流量来控制湿氧过程注入纯水的量，进而控制硅片表面氧化膜的生长厚度；S5：所述计量泵3将高纯水注入氧气气体连通管路，通过所述气体喷头2将高纯水雾化，生成氧气和水汽的混合气体，通入氧化炉炉管1内，并分解成氢气和氧气，与硅片发生反应，在硅片表面形成氧化膜，实现湿氧工艺。进一步的，所述气体喷头2为三通雾化喷头。进一步的，所述计量泵3与外部的控制模块相连。进一步的，所述氧化炉炉管1为高温石英管。进一步的，所述计量泵3、氮气罐4、氧气罐5与气体喷头2之间分别通过连通管路相连。进一步的，所述连通管路上均设有控制阀7。进一步的，氮气罐4内填充有用于保证该系统稳定性的氮气。现有技术中，如图2所示为传统的通过加热鼓泡瓶的湿氧工艺原理示意图，采用在鼓泡瓶内加热高纯水作为水蒸汽源，用干燥氧气通过加热的水（常用水温为95℃）所形成的氧和水汽混合物形成氧化气氛；该方法首先加热过程中鼓泡瓶为密闭压力容器，存在较大安全隐患；其次，湿氧蒸汽气路中用到的电磁阀芯为金属材料，容易对系统造成污染；另外加热鼓泡瓶蒸发水蒸气的湿氧工艺无法精准控制湿氧蒸汽量，工艺稳定性不好；如图3所示为传统的通过向高温石英管内通入高纯氢气和氧气的湿氧工艺原理示意图，该方法中直接使用氢气通入，氢气属于易燃易爆气体，放置现场使用同样存在较大安全隐患。这是传统的湿氧工艺存在的弊端，然而本专利技术能够很好地避免了传统工艺的弊端，并且取得了更好地技术效果。本专利技术的一种硅片热氧化湿氧工艺，可以有效解决现有其他两种湿氧工艺的安全隐患，同时可以提高湿氧过程的控制精度。本专利技术提高了硅片热氧化湿氧工艺的安全可靠性，减少了湿氧过程引本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅片热氧化湿氧工艺，其特征在于：该湿氧工艺用到的系统包括氧化炉炉管（1）、气体喷头（2）、计量泵（3）、氮气罐（4）、氧气罐（5），所述氧化炉炉管（1）的后部设有相连的气体喷头（2）和计量泵（3）；/n该湿氧工艺包括以下步骤：/nS1：在系统中设置PFA高纯水容器（6）；/nS2：所述PFA高纯水容器（6）上设有一进气口，在进气口内设有高效过滤器，PFA高纯水容器（6）的其他地方进行密闭处理；/nS3：在系统内设置所述气体喷头（2），气体喷头（2）连通在氧化炉炉管（1）的后端；/nS4：在系统中设置计量泵（3），通过控制模块与系统连接来自动控制计量泵（3）启停，控制模块实时调整计量泵（3）的流量来控制湿氧过程注入纯水的量，进而控制硅片表面氧化膜的生长厚度；/nS5：所述计量泵（3）将高纯水注入氧气气体连通管路，通过所述气体喷头（2）将高纯水雾化，生成氧气和水汽的混合气体，通入氧化炉炉管（1）内，并分解成氢气和氧气，与硅片发生反应，在硅片表面形成氧化膜，实现湿氧工艺。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅片热氧化湿氧工艺，其特征在于：该湿氧工艺用到的系统包括氧化炉炉管（1）、气体喷头（2）、计量泵（3）、氮气罐（4）、氧气罐（5），所述氧化炉炉管（1）的后部设有相连的气体喷头（2）和计量泵（3）；
该湿氧工艺包括以下步骤：
S1：在系统中设置PFA高纯水容器（6）；
S2：所述PFA高纯水容器（6）上设有一进气口，在进气口内设有高效过滤器，PFA高纯水容器（6）的其他地方进行密闭处理；
S3：在系统内设置所述气体喷头（2），气体喷头（2）连通在氧化炉炉管（1）的后端；
S4：在系统中设置计量泵（3），通过控制模块与系统连接来自动控制计量泵（3）启停，控制模块实时调整计量泵（3）的流量来控制湿氧过程注入纯水的量，进而控制硅片表面氧化膜的生长厚度；
S5：所述计量泵（3）将高纯水注入氧气气体连通管路，通过所述气体喷头（2）将高...

【专利技术属性】
技术研发人员：仝泉，周晓飞，田献立，刘丽娟，
申请(专利权)人：麦斯克电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41