多晶硅薄膜的形成方法及LPCVD工艺中污染物的去除方法技术

本发明专利技术提供了一种多晶硅薄膜的形成方法及LPCVD工艺中污染物的去除方法，应用于半导体技术领域。由于在本发明专利技术实施例所提供的形成方法和去除方法中，其在炉管的反应区内每执行一次多晶硅薄膜的LPCVD工艺后，均再执行一次热氧化工艺，以通过将应力大的多晶硅热氧化转换成应力小的二氧化硅的方式，来避免反应区内的炉管内壁在LPCVD工艺过程中同步形成的第二多晶硅薄膜的厚度，随着炉管的单次设备维护周期内所执行的LPCVD工艺次数的增加而增厚而导致第二多晶硅薄膜的应力增大，进而发生第二多晶硅薄膜的局部薄膜发生剥离破裂所形成的多晶硅颗粒污染物脱落在晶圆以及其上所形成的第一多晶硅薄膜的表面上所造成的表面污染问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
多晶硅薄膜的形成方法及LPCVD工艺中污染物的去除方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种多晶硅薄膜的形成方法及LPCVD工艺中污染物的去除方法。

技术介绍

[0002]化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)是一种化工技术，该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在晶圆表面上进行化学反应生成薄膜的方法。化学气相沉积主要分为常压化学气相沉积(Atmospheric Pressure CVD，APCVD)、低压化学气相沉积(Low Pressure CVD，LPCVD)以及等离子体增强化学气相淀积(plasma enhanced CVD，PECVD)。
[0003]目前，LPCVD工艺的生产设备主要为炉管，而采用炉管作为生产设备的LPCVD工艺（简称为炉管LPCVD工艺），由于具有生产效率高，膜质稳定，膜厚易调节等优点，现主要用于形成多晶硅、无定形硅、氮化硅、氧化硅等各种薄膜。其中，多晶硅为一种应力较大的材料。
[0004]然而，由于在利用炉管LPCVD工艺在晶圆表面上沉积多晶硅的过程中，反应气体会在炉管的内壁上同时形成一层多晶硅层，而沉积在炉管内壁上的多晶硅层还会随着炉管的单次设备维护周期（简称为PM周期）内所执行的炉管LPCVD工艺次数的增加而增厚，这将势必会导致具有较大应力的多晶硅的形成过程中位于炉管内壁上的多晶硅层会在其自身应力的作用下发生剥离破裂进而脱落在晶圆上所沉积的多晶硅层的表面上，进而造成该多晶硅层被颗粒污染物污染和降低器件产品的良率的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种多晶硅薄膜的形成方法及LPCVD工艺中污染物的去除方法，以解决沉积在炉管内壁上的第二多晶硅薄膜会随着炉管的单次设备维护周期内所执行的LPCVD工艺次数的增加而增厚，而导致的炉管内壁上的第二多晶硅薄膜在其自身应力的作用下发生剥离破裂进而脱落在晶圆上所沉积的第一多晶硅薄膜的表面上所引起第一多晶硅薄膜被污染的问题。
[0006]第一方面，为解决上述技术问题，本专利技术提供一种多晶硅薄膜的形成方法，具体可以包括如下步骤：将一晶圆置于炉管的反应区内，并对所述晶圆进行LPCVD工艺，以在所述晶圆的表面上形成第一多晶硅薄膜，同时所述反应区内的炉管内壁上形成有第二多晶硅薄膜。
[0007]将形成有所述第一多晶硅薄膜的晶圆从所述炉管的反应区内转移到炉管的装载区内，并同时向所述炉管的装载区内通入第一气体，以使扩散到所述炉管的反应区内的第一气体与所述第二多晶硅薄膜的表层进行热氧化工艺。
[0008]进一步的，所述炉管的反应区和其装载区可以由一活动闸门所隔开，且所述炉管的反应区内的温度可以高于其装载区内的温度。
[0009]进一步的，在向所述炉管的装载区内通入第一气体，以使扩散到所述炉管的反应
区内的第一气体与所述第二多晶硅薄膜的表层进行热氧化工艺的步骤之后，所述形成方法还包括：将形成有所述第一多晶硅薄膜的晶圆从所述炉管的装载区内移出，并同时向该炉管的装载区内通入第二气体，以至少去除该炉管的装载区内残留的第一气体。
[0010]进一步的，所述第一气体具体可以包括氧气，所述第二气体具体可以包括氮气。
[0011]进一步的，在向所述炉管的装载区内通入所述第一气体时，所述活动闸门需要处于打开状态，而在向炉管的装载区内通入所述第二气体时，所述活动闸门处于关闭状态。
[0012]进一步的，在扩散到所述炉管的反应区内的第一气体与所述第二多晶硅薄膜的表层进行热氧化工艺的同时，所述第一多晶硅薄膜的表层同步被热氧化成二氧化硅。
[0013]进一步的，在将表面同步被热氧化成二氧化硅的第一多晶硅薄膜从所述炉管的装载区内移出的步骤之后，本专利技术实施例中所提供的所述形成方法还可以包括如下步骤：对所述表面同步被热氧化成二氧化硅的第一多晶硅薄膜进行湿法清洗工艺，以去除所述二氧化硅。
[0014]进一步的，所述湿法清洗工艺所采用的清洗液具体可以为酸洗清洗液，所述酸洗清洗液具体可以包括氢氟酸。
[0015]第二方面，基于如上所述的多晶硅薄膜的形成方法，本专利技术还提供了一种LPCVD工艺中污染物的去除方法，所述LPCVD工艺采用炉管作为反应腔，其具体可以采用如上所述的多晶硅薄膜的形成方法步骤。
[0016]进一步的，在本专利技术实施例中所提供的所述LPCVD工艺中污染物的去除方法中，其所要去除的污染物具体附着在所述炉管的内壁上，而所述污染物具体可以包含多晶硅，即所述LPCVD工艺中污染物的去除方法所要去除的是附着在所述炉管内壁上的多晶硅薄膜。
[0017]与现有技术相比，本专利技术技术方案至少具有如下有益效果之一：本专利技术提出了一种多晶硅薄膜的形成方法及LPCVD工艺中污染物的去除方法，其先将一晶圆置于炉管的反应区内，并对所述晶圆进行LPCVD工艺，以在所述晶圆的表面上形成第一多晶硅薄膜，同时所述反应区内的炉管内壁上形成有第二多晶硅薄膜；之后，在将形成有所述第一多晶硅薄膜的晶圆从所述炉管的反应区内转移到炉管的装载区内，并同时向所述炉管的装载区内通入第一气体，以使扩散到所述炉管的反应区内的第一气体与所述第二多晶硅薄膜的表层进行热氧化工艺。
[0018]由于在本专利技术实施例所提供的形成方法和去除方法中，其在炉管的反应区内每执行一次多晶硅薄膜的LPCVD工艺后，均再执行一次热氧化工艺，以通过将应力大的多晶硅热氧化转换成应力小的二氧化硅的方式，来避免反应区内的炉管内壁在LPCVD工艺过程中同步形成的第二多晶硅薄膜的厚度，随着炉管的单次设备维护周期内所执行的LPCVD工艺次数的增加而增厚而导致第二多晶硅薄膜的应力增大，进而发生第二多晶硅薄膜的局部薄膜发生剥离破裂所形成的多晶硅颗粒污染物脱落在晶圆以及其上所形成的第一多晶硅薄膜的表面上所造成的表面污染问题。
[0019]并且，按照本专利技术所提供的形成方法和去除方法，由于其可以减小炉管的反应区内的内壁上单次沉积的第二多晶硅薄膜的表面应力，因此，与现有技术中的在炉管的反应区内所执行的预设次数LPCVD工艺后所形成的累积厚度的第二多晶硅薄膜的表面应力相比，本专利技术实施例中覆盖在炉管的反应区内的内壁上的累积厚度的第二多晶硅薄膜的表面
应力比其小很多，即，相较于现有技术本专利技术可实现的意想不到的有益效果是：提高了晶圆上形成的第一多晶硅薄膜的表面清洁度，同时还提高了LPCVD工艺的单次设备维护周期内可执行的LPCVD工艺总次数、机台产能以及半导体器件的良率。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一实施例中所提供的一种多晶硅薄膜的形成方法的流程示意图。
[0021]图2为本专利技术一实施例中所提供的由一活动闸门所隔开的包含有反应区和装载区的炉管的简易结构示意图。
[0022]图3为本专利技术一实施例中所提供的利用本专利技术所提供的多晶硅薄膜的形成方法在LPCVD工艺的单次设备维护周期内执行多次LPCVD工艺后形成在炉管的反应区内的内壁上的累积厚度的第二多晶硅薄膜的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅薄膜的形成方法，其特征在于，包括：将一晶圆置于炉管的反应区内，并对所述晶圆进行LPCVD工艺，以在所述晶圆的表面上形成第一多晶硅薄膜，同时所述反应区内的炉管内壁上形成有第二多晶硅薄膜；将形成有所述第一多晶硅薄膜的晶圆从所述炉管的反应区内转移到炉管的装载区内，并同时向所述炉管的装载区内通入第一气体，以使扩散到所述炉管的反应区内的第一气体与所述第二多晶硅薄膜的表层进行热氧化工艺。2.如权利要求1所述的多晶硅薄膜的形成方法，其特征在于，所述炉管的反应区和其装载区由一活动闸门所隔开，且所述炉管的反应区内的温度高于其装载区内的温度。3.如权利要求2所述的多晶硅薄膜的形成方法，其特征在于，在向所述炉管的装载区内通入第一气体，以使扩散到所述炉管的反应区内的第一气体与所述第二多晶硅薄膜的表层进行热氧化工艺的步骤之后，所述形成方法还包括：将形成有所述第一多晶硅薄膜的晶圆从所述炉管的装载区内移出，并同时向该炉管的装载区内通入第二气体，以去除该炉管的装载区内残留的第一气体。4.如权利要求3所述的多晶硅薄膜的形成方法，其特征在于，所述第一气体包括氧气，所述第二气体包括氮气。5.如权利要求3所述的多晶硅薄膜的形成方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：高勇强，施剑华，
申请(专利权)人：粤芯半导体技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：