一种晶圆片外延层加工的补液方法技术

一种晶圆片外延层加工的补液方法，包括：生长端，其构置有生长炉；辅助端，其构置有主腔室、次腔室、以及辅腔室；步骤包括：相邻两个晶圆片之间的加工过程中，当上一个晶圆片外延层加工结束时，由生长端持续向主腔室发出补液信号，辅助端判断主腔室是否需要补液；若不需要补液，等待下一个晶圆片外延层加工；若需要补液，向主腔室添加溶液；其中，在不需要补液时，保持生长炉与主腔室贯通、以及主腔室与次腔室贯通。本方法可保证外延晶圆片炉间压力波动由现有的

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆片外延层加工的补液方法


[0001]本专利技术属于半导体器件生产
，尤其是涉及一种晶圆片外延层加工的补液方法。

技术介绍

[0002]外延工艺是指在单晶衬底上、按衬底晶向生长单晶薄膜的工艺过程，从广义上讲，外延也是一种CVD(化学气相沉积)工艺。新生的单晶层称为外延层，长了外延层的衬底称为外延片。工艺过程就是生长气体进入生长室，通过高温热分解和还原反应，在衬底表面沉积生长一层硅单晶薄膜层，因为原子间的引力，使得生成的硅单晶薄膜附着在衬底上。其中，生长气体为氢气(H2)携带TCS(三氯化硅SiHCl3溶液)所形成的气体。
[0003]硅外延材料作为半导体器件的主要材料，支撑着当代微电子产业的发展。随着IC制造向更小特征线宽尺寸和更薄外延层的发展，集成电路器件对于外延片的质量要求不断增加，也对外延系统的功能和外延性能提出了更高的要求，诸如外延层厚度的均匀性控制的要求，越来越多的外延工艺需要采用单片式的硅外延加工设备。
[0004]在现有外延加工设备中，常由于补液方法不合理，导致氢气携带TCS的流量和压力不稳定，导致晶圆片在外延层生长之前存储生长气体的容腔中的压力起伏较大，不具有重复性；最终导致氢气携带TCS进入生长炉中进行沉积长膜时压力发生变化，外延层生长的速率也发生变化，从而导致生长炉沉积长膜后获得的炉间晶圆片外延层膜厚差异较大、良品率低。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种晶圆片外延层加工的补液方法，解决了现有技术中外延片整体良率低，且炉间膜厚偏差过大的技术问题。
[0006]为解决至少一个上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种晶圆片外延层加工的补液方法，包括：生长端，用于晶圆片外延层生长，其构置有生长炉；辅助端，用于向生长端提供生长气体，其构置有存储生长气体的主腔室、向主腔室提供氢气的次腔室、以及向主腔室提供TCS的辅腔室；步骤包括：
[0008]相邻两个晶圆片之间的加工过程中，当上一个晶圆片外延层加工结束时，由生长端持续向主腔室发出补液信号，辅助端判断主腔室是否需要补液；
[0009]若不需要补液，等待下一个晶圆片外延层加工；
[0010]若需要补液，向主腔室添加溶液；
[0011]其中，在不需要补液时，保持生长炉与主腔室贯通、以及主腔室与次腔室贯通。
[0012]进一步的，当主腔室中TCS的液面处于高液位时，则不需要补液；
[0013]当主腔室中TCS的液面处于低液位时，则需要补液。
[0014]进一步的，当需要补液时，包括：
[0015]主腔室收到补液信号ON之后，延时0.1
‑
0.3s，连通辅腔室与主腔室开始补液，并停
止在主腔室内鼓泡；
[0016]补液时，按照预设的补液信号和泄压信号，交替地进行操作，直至主腔室中的TCS液面达到高液位。
[0017]进一步的，补液时，交替的补液时间与泄压时间相同。
[0018]进一步的，交替的补液时间与泄压时间均为5s。
[0019]进一步的，向主腔室提供补液信号的控制器通过电信号与次腔室和辅腔室连接。
[0020]进一步的，向主腔室提供补液信号的控制器通过电信号与辅助端中所有管道上的气阀连接。
[0021]进一步的，向生长炉提供生长信号的控制器通过电信号与向主腔室提供补液信号的控制器连接。
[0022]进一步的，当主腔室收到关闭补液信号或者主腔室内的TCS的液位达到高液位时，停止补液，并控制生长炉与主腔室贯通、以及主腔室与次腔室贯通。
[0023]进一步的，当主腔室收到补液信号OFF之后，延时0.1
‑
0.3s，控制主腔室开始鼓泡，并停止补液；
[0024]直至下一个晶圆片的外延层加工工艺开始。
[0025]采用本专利技术设计的一种晶圆片外延层加工的补液方法，可保证外延晶圆片炉间压力波动由现有的
±
1.5psi控制在
±
0.2psi，且使外延晶圆片炉间均匀性由原来的＞1.0％优化至＜0.5％，收敛了外延晶圆片炉间波动性，提高了外延层的成膜质量，炉间成膜效果显著，炉间重复性良好，提高生产效率，节约生产成本。
附图说明
[0026]图1是本专利技术一实施例的补液方法的流程图；
[0027]图2是本专利技术一实施例的补液系统的线框图；
[0028]图3是本专利技术一实施例的补液信号控制的流程图；
[0029]图4是本专利技术一实施例的补液逻辑示意图；
[0030]图5是采用本申请补液方法获得的外延层膜厚数据变化的示意图；
[0031]图6是采用本申请补液方法补液时TCS氢气压力变化的示意图；
[0032]图7是采用现有补液方法获得的外延层膜厚数据变化的示意图；
[0033]图8是采用现有补液方法补液时TCS氢气压力变化的示意图。
[0034]图中：
[0035]10、生长端11、生长炉12、控制器一
具体实施方式
[0036]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0037]本实施例提出一种晶圆片外延层加工的补液方法，流程如图1所示，步骤包括：
[0038]S1、上一个晶圆片外延层的生长控制。
[0039]本申请的补液方法是用于如图2所示的补液系统，包括：
[0040]生长端10，用于晶圆片外延层生长，其构置有生长炉11、以及用于控制生长炉11并朝生长炉11发送生长指令信号的控制器一12。
[0041]辅助端20，用于向生长端10提供生长气体，其构置有存储生长气体的主腔室21、向主腔室21提供氢气的次腔室22、向主腔室21提供TCS的辅腔室23、以及用于控制辅助端20并朝主腔室21、次腔室22和辅腔室23发送补液指令信号的控制器二24。
[0042]其中，补液信号控制如图3所示，控制器一12通过电信号与生长炉11连接，通过气动阀(该气动阀省略附图)来控制生长炉11的开启或关闭；同时，在不进行外延层加工时，控制器一12通过电信号持续向辅助端20发射补液信号。控制器二24通过电信号分别与主腔室21、次腔室22和辅腔室23连接，并通过电信号控制各阀门来控制主腔室21与生长炉11的连通、主腔室21与次腔室22的连通、主腔室21与辅腔室23的连通、以及主腔室21的泄压。
[0043]详细地，在主腔室21与生长炉11连通的管道上设有进气阀PV3和泄压阀PV6、在主腔室21与次腔室22连通的管道上设有进气阀PV4和泄压阀PV7、在主腔室21与辅腔室23连通的管道上设有进气阀PV2和泄压阀PV5；所有泄压阀都与主腔室21的泄压管道连接，并在该泄压管道的输出端还设有总泄压阀PV8。
[0044]同时，为了监控进入生长炉11内的生长气体的压力，在主腔室21与生长炉11连通的管道上设有压力表PT0；为了监控主腔室21在补液过程中其腔室内的压力，在与主腔室21连通的管道上设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆片外延层加工的补液方法，包括：生长端，用于晶圆片外延层生长，其构置有生长炉；辅助端，用于向生长端提供生长气体，其构置有存储生长气体的主腔室、向主腔室提供氢气的次腔室、以及向主腔室提供TCS的辅腔室；其特征在于，步骤包括：相邻两个晶圆片之间的加工过程中，当上一个晶圆片外延层加工结束时，由生长端持续向主腔室发出补液信号，辅助端判断主腔室是否需要补液；若不需要补液，等待下一个晶圆片外延层加工；若需要补液，向主腔室添加溶液；其中，在不需要补液时，保持生长炉与主腔室贯通、以及主腔室与次腔室贯通。2.根据权利要求1所述的一种晶圆片外延层加工的补液方法，其特征在于，当主腔室中TCS的液面处于高液位时，则不需要补液；当主腔室中TCS的液面处于低液位时，则需要补液。3.根据权利要求1或2所述的一种晶圆片外延层加工的补液方法，其特征在于，当需要补液时，包括：主腔室收到补液信号ON之后，延时0.1
‑
0.3s，连通辅腔室与主腔室开始补液，并停止在主腔室内鼓泡；补液时，按照预设的补液信号和泄压信号，交替地进行操作，直至主腔室中的TCS液面达到高液位。4.根据权利要求3所述的一种晶圆片外延层加工的补液方法，其特征在于，补液时，交替的补液时间与泄压时间相同。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈渊凌，罗晖，李果，谭永麟，孙晨光，王彦君，
申请(专利权)人：中环领先半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：