一种控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法及系统，该方法包括步骤：提供一常压炉管，其炉内压力随大气压变化而变化；基于常压炉管的历史生产数据获取通过其形成的氧化层的膜厚与形成氧化层过程中其炉内压力之间的第一关系系数

【技术实现步骤摘要】
一种控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法及系统


[0001]本专利技术属于半导体生产
，涉及一种控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法及系统
。

技术介绍

[0002]在半导体器件的整体结构中，二氧化硅层发挥中各种各样的作用，例如，应用于两层金属之间的绝缘介质层
、
应用于掺杂元素扩散时的掩蔽层
、
应用于
MOS
晶体管的绝缘栅介质层（即栅氧层）及实现相邻区域隔离的隔离介质层等
。
通常情况下形成二氧化硅层的方法包括热氧法及化学气相沉积法，由于热氧法制备的二氧化硅薄膜具有结构致密
、
均匀性好
、
电特性好及光刻胶粘附性好等优点，成为制作半导体器件关键部分的高质量二氧化硅薄膜的首选方法
。
[0003]随着产品迭代与技术更新，半导体器件结构朝向尺寸微缩方向发展以大幅度提升器件性能，在此发展趋势下，对于半导体器件中各结构层（包括氧化层）的制程控制均在逐步缩进，而结构层的厚度差异会对器件的性能产生较大影响，以典型的栅氧层为例，目前的趋势是通过减小栅氧层厚度来提高栅控能力，增强晶体管的电流驱动能力和速度，但是，当栅氧层厚度低于一定值时又会产生量子隧道效应而产生隧穿电流，也就是栅氧层的厚度需要严格控制在一定数值范围内，稍微偏离厚度区间则会产生严重影响
。
目前，热氧法通常在常压炉管内进行，普通常压炉管内通常不会配备绝对控压装置，若想达到绝对控压效果则需要额外增加
$100000/
台的设备成本，而
FAB
厂常压炉管占比
80%
，基本不能对所有常压炉管配备绝对控压装置，因此，在使用常压炉管生长氧化层的过程中，氧化层的膜厚会随大气压波动而波动，请参阅图1，显示为一般情况下常压炉管生长氧化层时氧化层膜厚随大气压变化而变化的数据图（图1中点状线所示为炉内压力数据图，图1中实线所示为氧化层膜厚数据图），通过对执行相同热氧化工艺的不同生产批次中氧化层膜厚与大气压数据进行收集整理后可知（图
1 中横坐标对应不同生产批次），大气压波动会导致氧化层膜厚产生数纳米的偏差，使得膜厚稳定性较差，进而导致产品一致性较差
。
[0004]因此，如何提供一种控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法及系统，以实现不需要在常压炉管内装设绝对控压装置而能够提高膜厚稳定性和工艺制程能力，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题
。
[0005]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚
、
完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的
。
不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知
。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法及系统，用于解决现有技术中在常压炉管内进行热氧化工艺时氧化层的膜厚受大气压波动影响较大而影响膜厚均匀性的问题
。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法，包括以下步骤：提供一常压炉管，所述常压炉管用于进行热氧化工艺以形成氧化层，所述常压炉管的炉内压力随大气压变化而变化；基于所述常压炉管进行热氧化工艺的历史生产数据获取通过所述常压炉管进行热氧化工艺时氧化层的膜厚与所述常压炉管的炉内压力之间的第一关系系数
k1
及氧化层的膜厚与氧化时间的第二关系系数
k2
；提供至少一半导体层并将所述半导体层置于所述常压炉管中进行热氧化工艺以于所述半导体层上生长氧化层，并监测所述常压炉管的实时炉内压力；基于所述实时炉内压力
、
所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
对生长所述氧化层的氧化时间进行动态调节以控制所述氧化层的厚度稳定性
。
[0008]可选地，监测所述常压炉管的实时炉内压力的方法包括设置至少一用于检测所述实时炉内压力的气压传感器
。
[0009]可选地，所述气压传感器的位置包括所述常压炉管内及所述常压炉管外中的至少一种
。
[0010]可选地，基于所述实时炉内压力
、
所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
对生长所述氧化层的氧化时间进行动态调节以控制所述氧化层的厚度稳定性包括以下步骤：提供一调机系统，所述调机系统与所述常压炉管及所述气压传感器连接；将所述实时炉内压力
、
所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
输入所述调机系统；通过所述调机系统基于所述实时炉内压力
、
所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
对生长所述氧化层的氧化时间进行动态调节
。
[0011]可选地，所述调机系统包括调节数值计算模块及氧化时间调节模块，所述调节数值计算模块与所述气压传感器连接以基于所述实时炉内压力
、
所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
计算对生长所述氧化层的氧化时间的调节数值，所述氧化时间调节模块与所述常压炉管连接以对生长所述氧化层的氧化时间进行调节
。
[0012]可选地，通过所述调机系统基于所述实时炉内压力
、
所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
对生长所述氧化层的氧化时间进行动态调节的方法包括：当所述实时炉内压力低于预设值时，基于所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
减少所述氧化时间；当所述实时炉内压力等于预设值时，维持所述氧化时间；当所述实时炉内压力高于预设值时，基于所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
增加所述氧化时间
。
[0013]可选地，通过所述常压炉管进行热氧化工艺时氧化层的膜厚与所述常压炉管的炉内压力之间的第一关系系数
k1
及氧化层的膜厚与氧化时间的第二关系系数
k2
包括以下步骤：保持第一预设工艺参数相同，对通过所述常压炉管进行热氧化工艺时氧化层的膜厚与所述常压炉管的炉内压力进行拟合以得到所述第一关系系数
k1
；保持第二预设工艺相同，对通过所述常压炉管进行热氧化工艺时氧化层的膜厚与
氧化时间进行拟合以得到所述第二关系系数
k2
；其中，所述第一预设工艺参数包括氧化时间，所述第二预设工艺参数包括所述常压炉管的炉内压力
。
[0014]可选地，对通过所述常压炉管进行热氧化工艺时氧化层的膜厚与所述常压炉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一常压炉管，所述常压炉管用于进行热氧化工艺以形成氧化层，所述常压炉管的炉内压力随大气压变化而变化；基于所述常压炉管进行热氧化工艺的历史生产数据获取通过所述常压炉管进行热氧化工艺时氧化层的膜厚与所述常压炉管的炉内压力之间的第一关系系数
k1
及氧化层的膜厚与氧化时间的第二关系系数
k2
；提供至少一半导体层并将所述半导体层置于所述常压炉管中进行热氧化工艺以于所述半导体层上生长氧化层，并监测所述常压炉管的实时炉内压力；基于所述实时炉内压力
、
所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
对生长所述氧化层的氧化时间进行动态调节以控制所述氧化层的厚度稳定性
。2.
根据权利要求1所述的控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法，其特征在于：监测所述常压炉管的实时炉内压力的方法包括设置至少一用于检测所述实时炉内压力的气压传感器
。3.
根据权利要求2所述的控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法，其特征在于：所述气压传感器的位置包括所述常压炉管内及所述常压炉管外中的至少一种
。4.
根据权利要求2所述的控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法，其特征在于，基于所述实时炉内压力
、
所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
对生长所述氧化层的氧化时间进行动态调节以控制所述氧化层的厚度稳定性包括以下步骤：提供一调机系统，所述调机系统与所述常压炉管及所述气压传感器连接；将所述实时炉内压力
、
所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
输入所述调机系统；通过所述调机系统基于所述实时炉内压力
、
所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
对生长所述氧化层的氧化时间进行动态调节
。5.
根据权利要求4所述的控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法，其特征在于：所述调机系统包括调节数值计算模块及氧化时间调节模块，所述调节数值计算模块与所述气压传感器连接以基于所述实时炉内压力
、
所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
计算对生长所述氧化层的氧化时间的调节数值，所述氧化时间调节模块与所述常压炉管连接以对生长所述氧化层的氧化时间进行调节
。6.
根据权利要求4所述的控制常压炉管工艺中氧化层膜厚稳定性的方法，其特征在于，通过所述调机系统基于所述实时炉内压力
、
所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
对生长所述氧化层的氧化时间进行动态调节的方法包括：当所述实时炉内压力低于预设值时，基于所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
减少所述氧化时间；当所述实时炉内压力等于预设值时，维持所述氧化时间；当所述实时炉内压力高于预设值时，基于所述第一关系系数
k1
及所述第二关系系数
k2
增加所述氧化时间

【专利技术属性】
技术研发人员：谢博文，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：