專利名稱：薄膜的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種薄膜的形成方法。
背景技術(shù)：
集成電路制造工藝是一種平面制作工藝，其結(jié)合光刻、刻蝕、沉積、 離子注入等多種工藝，在同一襯底上形成大量各種類型的復(fù)雜器件，并 將其互相連接以具有完整的電子功能。其中，任何一步工藝出現(xiàn)偏差， 都可能會影響相關(guān)器件的性能。目前，隨著超大規(guī)模集成電路的器件特 征尺寸不斷地等比例縮小，器件集成度不斷地提高，不僅對各步工藝實(shí) 現(xiàn)的準(zhǔn)確度提出了更高的要求，對因各步工藝間的相互關(guān)聯(lián)性而導(dǎo)致的 對器件性能的影響也必須予以足夠的重視。
以薄膜的形成工藝為例，以往對薄膜生長工藝的關(guān)注主要集中于襯 底正面所沉積的薄膜的厚度及質(zhì)量，然而，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于襯底背面 形成的薄膜的厚度對后續(xù)的工藝可能有影響，在薄膜形成過程中，還需 要同時關(guān)注在襯底背面形成的薄膜的情況。
現(xiàn)有的部分薄膜生長工藝中，不僅會在襯底的正面沉積形成薄膜， 還會在襯底的背面同時形成一定量的薄膜，如常用的薄膜生長工藝一一 爐管式的化學(xué)沉積方法?，F(xiàn)有的薄膜形成工藝通常已能實(shí)現(xiàn)在同一批村 底上所沉積的薄膜厚度及質(zhì)量大致相同(片間的一致性較好)，但卻不 能保證爐管內(nèi)各襯底背面所形成的薄膜的情況相一致，實(shí)踐證明，在同 一批生長薄膜的襯底中，位于爐管較下端的最后 一個襯底背面所形成的 薄膜的情況往往不同于其它襯底。
圖l為現(xiàn)有的襯底背面形成薄膜的情況示意圖，圖中IOI、 102為同批 進(jìn)行薄膜生長的多個村底在背面形成的薄膜厚度隨襯底位置的變化情 況，其中，102為位于爐管下端的最后一個襯底，IOI為同一批進(jìn)行薄膜 生長的其余幾個襯底，如圖l所示，最后一個襯底在背面形成的薄膜情況
102與其余幾個襯底的情況101明顯不同其厚度較厚，且襯底中心與邊 緣的薄膜厚度相差不多。
為了節(jié)約生產(chǎn)成本及生產(chǎn)時間，薄膜生長在各襯底背面形成的薄膜 并不會立即去除，而是在經(jīng)過多次工藝后(如經(jīng)過多次薄膜生長、刻蝕、 快速熱退火等工藝)，再統(tǒng)一地去除。而上述各襯底背面形成的薄膜厚 度的不一致，可能會對后續(xù)工藝的結(jié)果產(chǎn)生影響。
以后續(xù)的快速熱退火工藝為例，現(xiàn)有的集成電路制造過程中，為了 在襯底內(nèi)形成摻雜區(qū)，常需要進(jìn)行摻雜及快速熱退火處理。其中，對快 速熱退火工藝進(jìn)行準(zhǔn)確的退火溫度、退火時間控制對摻雜區(qū)的形成質(zhì)量
的襯底進(jìn)行實(shí)時的溫度監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對該襯底所需的退火時間 進(jìn)行實(shí)時的調(diào)整，以達(dá)到較優(yōu)的退火效果。
實(shí)時的溫度監(jiān)測可以分為兩種直接監(jiān)測方法和間接監(jiān)測方法。部 分工藝設(shè)備內(nèi)的實(shí)時溫度監(jiān)測是直接監(jiān)測方法，其通過將熱電偶內(nèi)嵌于 圓片片架或基座內(nèi)，直接測量圓片的溫度來實(shí)現(xiàn)，可以達(dá)到較為準(zhǔn)確和 可重復(fù)性較高的監(jiān)測結(jié)果。但對于其余的工藝設(shè)備，如快速熱退火設(shè)備， 由于其內(nèi)沒有圓片基座，不能利用直接監(jiān)測方法，只能采用間接監(jiān)測方 式如電熱測溫計測量法、高溫計(光學(xué))測量法、反射率或透射率測 量法等進(jìn)行實(shí)時的溫度監(jiān)測。然而，采用任何間接監(jiān)測方法測得的溫度 結(jié)果都易受到設(shè)備內(nèi)正在進(jìn)行處理的襯底狀態(tài)的影響，因此，要達(dá)到較 為準(zhǔn)確的監(jiān)測結(jié)果，就要求各待處理的襯底的狀態(tài)具有較高的一致性。
由于快速熱退火設(shè)備采用了間接監(jiān)測方法對襯底達(dá)到的溫度進(jìn)行實(shí) 時監(jiān)測，如果在先的薄膜生長工藝中，在各襯底背面形成的薄膜情況不 一致，(其會導(dǎo)致襯底的輻射量或反射率不同)，則即使設(shè)備內(nèi)實(shí)際的 溫度相同，所測得的襯底的溫度也會不相同，影響了對所需退火時間的
正常判斷，使退火工藝不正常。尤其是當(dāng)監(jiān)測是對襯底的背面進(jìn)行的時 候，這一影響更為明顯。
圖2為現(xiàn)有的各襯底的快速熱退火時間示意圖。如圖2所示，在對一 批襯底進(jìn)行快速熱退火處理時，前幾個襯底的處理時間201基本相同，所
得的退火結(jié)果較好；最后一個襯底的處理時間202則明顯不同，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大 于前幾個襯底的處理時間，且對其的測試表明其退火后得到的摻雜區(qū)的 結(jié)果不理想，器件的成品率有所下降。
圖2中最后一個襯底的退火時間明顯不同于前幾個襯底的原因在于 其背面形成的薄膜情況與前幾個村底有所不同，其在退火過程中得到的 實(shí)時溫度監(jiān)測結(jié)果與前幾個襯底相比相差較遠(yuǎn)，導(dǎo)致具有根據(jù)監(jiān)測溫度 值自動調(diào)整退火時間功能的快速熱退火設(shè)備錯誤地進(jìn)行了退火時間的調(diào) 整，結(jié)果該最后一個襯底的退火效果變差，產(chǎn)品的成品率下降。
可見，襯底背面形成的薄膜情況對后續(xù)工藝會有一定的影響，在進(jìn) 行薄膜生長時，不僅要確保各個襯底之間，在正面形成的薄膜情況相同， 還要確保各個襯底之間，在背面形成的薄膜的一致性也較好。
2007年4月25日授權(quán)的中國專利CN1312326C，對襯底背面沉積的薄 膜厚度之所以不同作了進(jìn)一 步的闡述，該專利為了消除襯底背面薄膜厚 度不一致導(dǎo)致的暈圈，對沉積設(shè)備進(jìn)行了較為復(fù)雜改造，但其對于同一 批襯底中最后一個襯底與其余的前幾個襯底間的不一致性未提出有效的 改進(jìn)措施，也就不能避免上述快速熱退火過程中最后一個襯底所出現(xiàn)的 異?，F(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種薄膜的形成方法，以改善現(xiàn)有的薄膜形成方法中， 各襯底之間，在背面形成的薄膜情況不一致的現(xiàn)象。
本發(fā)明提供的一種薄膜的形成方法，包括步驟
將具有第一圖形的各生產(chǎn)襯底放置于沉積設(shè)備的片架上； 將具有第二圖形的擋片放置于所述片架上，且至少有一個所述擋片 位于所述各生產(chǎn)襯底之下；
進(jìn)行薄膜生長。
其中，在進(jìn)行薄膜生長前，還在所述片架上放置了至少一個監(jiān)測襯底。
其中，各所述監(jiān)測襯底可以放置于各生產(chǎn)襯底之上和/或之間。
其中，在各所述監(jiān)測襯底之上還可以分別^:置所述具有第二圖形的 擋片。
其中，所述第二圖形為溝槽圖形。
其中，所述第二圖形的深度接近于所述第一圖形的深度。
其中，所述第一圖形與所述第二圖形相同。
其中，所述沉積i殳備的沉積室為爐管。
其中，所述爐管為立式或臥式的。
其中，所述擋片由石英或碳化硅材料制成。
其中，進(jìn)行薄膜生長后，還可以再腐蝕去除所述擋片上形成的薄膜， 進(jìn)行重復(fù)使用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明的薄膜形成方法，在沉積薄膜時，加入了至少一個具有第二 圖形的擋片，且其中一個位于所有生產(chǎn)襯底的下面，該具有第二圖形擋 片的加入，可以令最后一個生產(chǎn)襯底的背面所處的環(huán)境與其它襯底相 似，實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)襯底背面形成的薄膜情況基本相同，使得形成薄膜后的 各襯底之間的狀態(tài)仍能保持一致，避免了因各襯底狀態(tài)不一致而導(dǎo)致的 后續(xù)工藝(如快速熱退火工藝中)的異常。


圖1為現(xiàn)有的襯底背面形成薄膜的情況示意圖2為現(xiàn)有的各襯底的快速熱退火時間示意圖； 圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例的薄膜形成方法的流程圖； 圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例中所用的沉積設(shè)備示意圖； 圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例中擋片的剖面圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例中具有一個擋片時的片架上各襯底和擋片 的位置示意圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例中具有多個擋片時的片架上各襯底和擋片 的位置示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合 附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。
多適當(dāng)?shù)牟牧现谱?，下面是通過具體的實(shí)施例來加以說明，當(dāng)然本發(fā)明 并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知的一般的替 換無疑地涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時， 為了便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的示意圖會不依一般比例作局部放大，不 應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定，此外，在實(shí)際的制作中，應(yīng)包含長度、寬 度及深度的三維空間尺寸。
隨著集成電路的發(fā)展，對工藝要求的日益嚴(yán)格，考慮到各襯底背面 薄膜厚度可能對后續(xù)工藝造成影響，對薄膜沉積工藝時各襯底背面薄膜 形成情況也提出了一致性較好的要求。為此，本發(fā)明提出了一種新的薄 膜形成方法，其可以令各襯底背面形成的薄膜情況基本一致。
圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例的薄膜形成方法的流程圖，下面結(jié)合圖3 對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)介紹。
進(jìn)行薄膜生長時，將具有第 一 圖形的各生產(chǎn)襯底放置于沉積設(shè)備的 片架上(S301)。本實(shí)施例中，所用的沉積設(shè)備為采用立式爐管的低壓
化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其片架上可以放置多個襯底，如50個、100個等，
對其進(jìn)行同時的薄膜生長處理。
圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例中所用的沉積設(shè)備示意圖，如圖4所示， 沉積爐管400內(nèi)，放置有片架401,需要形成薄膜的襯底放置于其內(nèi)， 反應(yīng)氣體通過進(jìn)氣口 402進(jìn)入爐管，在各襯底的附近(包括襯底的正面 和背面)發(fā)生反應(yīng)，生成的反應(yīng)物沉積于襯底表面(包括正面和背面)， 形成薄膜，殘留的氣體通過排氣口 403排出爐管。其中，用于形成薄膜 的反應(yīng)氣體在襯底附近的濃度會直接影響到其在襯底上形成薄膜的速 率，進(jìn)而影響到所形成薄膜的厚度。
為了令各襯底附近反應(yīng)氣體的濃度基本相同，在各襯底間達(dá)到較好 的薄膜一致性，可以在片架的最下端(或者位于所有襯底之下的一端) 放置至少一個擋片，該擋片通常為不帶圖形的硅片，其用來平衡爐管內(nèi) 的反應(yīng)氣體流，令各襯底附近流經(jīng)的反應(yīng)氣體流基本一致。在對各村底 背面薄膜厚度的一致性沒有要求時，加入該種不帶圖形的擋片即可以滿 足各襯底正面薄膜厚度的 一致性要求。
然而，由圖l可以看到，即使在爐管下端加入了該擋片，在同一沉 積設(shè)備中同時進(jìn)行薄膜生長的一批襯底中的最后一個襯底背面所形成 的薄膜的情況仍與其它襯底不同，說明在其背面附近，反應(yīng)氣體的濃度 仍不同于其它襯底背面附近的濃度。
經(jīng)過大量的實(shí)驗和分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)各襯底表面的圖形凹凸度越大(或 者說其表面具有的溝槽越深)，最后一個襯底背面形成的薄膜與其它襯 底背面形成的薄膜間的差異就越大。由此可以推出，在同一批進(jìn)行薄膜 生長的襯底中，最后一個襯底(位于沉積"i殳備的最下端)的背面形成的 薄膜情況明顯不同于其余各襯底的原因在于，各襯底表面具有凹凸不平 的圖形，而位于各襯底之下的擋片表面沒有。這樣，即使各襯底附近的 反應(yīng)氣體流的分布是基本相同的，因為最后 一個襯底的背面所對應(yīng)的是 沒有圖形的擋片的正面，而其它各襯底的背面所對應(yīng)的是具有第 一圖形 的凹凸不平的襯底表面，前者所要沉積的表面積要遠(yuǎn)小于后者，由于負(fù)
載效應(yīng)(loading effect),在最后一個襯底的背面所形成的薄膜厚度就會 較大，形成的薄膜的情況會明顯不同于其它襯底。
為此，本發(fā)明中還刻蝕形成了至少一個表面帶有凹凸不平的圖形 (本發(fā)明中稱其為第二圖形)的擋片(S302),增大該擋片的沉積的表 面積，使得與其相鄰的最后一個村底地背面形成薄膜的情況與其它襯底 相同。
圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例中擋片的剖面圖，如圖5所示，在擋片500 的表面刻蝕了第二圖形501，本實(shí)施例中，該第二圖形為多個溝槽，其 可以有效地加大擋片的表面積，優(yōu)選地，所形成的多個溝槽可以令擋片 的表面積的大小近似等于各生產(chǎn)襯底的表面積。另外，也可以直接在擋 片表面形成與生產(chǎn)襯底表面的第一圖形相同的第二圖形(本發(fā)明中所說 的第一圖形與第二圖形相同，指的是第一圖形與第二圖形的凹凸不平情 況相同，對其他，如具體的形成材料、表面材料等不作要求)。
通常生產(chǎn)中形成的薄膜為多晶硅、氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等， 如果在薄膜生長過程中所用到的擋片的材料與所沉積的薄膜間具有較 高的腐蝕選擇比，則在生長薄膜后可以利用濕法腐蝕的方法方便地將擋 片表面所沉積的薄膜去除，實(shí)現(xiàn)對該擋片603的重復(fù)利用，達(dá)到節(jié)約生 產(chǎn)成本的目的。因此，在優(yōu)選的方案中，所述擋片可以由石英或碳化硅 (SiC)等材料制成。
在將各生產(chǎn)村底放置于片架上后，再將該具有第二圖形(可以是圖 4中所示的溝槽圖形)的擋片放置于片架上，其中，至少有一個擋片在 片架上所處的位置位于各生產(chǎn)襯底之下(S303 )。
圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例中具有一個擋片時的片架上各村底和擋片
的位置示意圖，如圖6所示，片架上可以;故置多個襯底，除了可以有生 產(chǎn)村底601外，還可以有用于監(jiān)測的襯底(以下簡稱監(jiān)測襯底)602, 在放置時，通常會將各監(jiān)測襯底602放置于生產(chǎn)村底601之上或之間。 此外注意到，為了令放置于片架下端的最后 一個襯底的背面形成的薄膜 的情況能與其它襯底的相同，本實(shí)施例中所有生產(chǎn)襯底的下方還放置有 一個具有第二圖形的擋片603。
此外，注意到所用的監(jiān)測村底上通常也不具有圖形，但由于其位于 各生產(chǎn)襯底之上或之間，實(shí)踐證明，其所處的位置使其對相鄰的襯底背 面形成的薄膜的情況影響不大，因此，可以不在其上加入具有第二圖形 的擋片，但如果對背面薄膜的一致性要求更高，也可以在每一個監(jiān)測襯 底的上方均放置一個具有第二圖形的擋片。
圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例中具有多個擋片時的片架上各襯底和擋片 的位置示意圖，如圖7所示，在生產(chǎn)襯底701之間，放置了用于監(jiān)測薄 膜生長情況的監(jiān)測試片702，在所有生產(chǎn)襯底之下，放置了具有第二圖 形的擋片703。此外，由于監(jiān)測試片702上沒有圖形，位于其上的襯底 的背部的薄膜生長情況也會與其它襯底的不同，雖然因其位置在中部， 其的差別不大，但在對生產(chǎn)襯底背面薄膜的一致性要求較高時，仍可以 在各監(jiān)測襯底702的上面，加入一個具有第二圖形的擋片703。
裝好各襯底及擋片后，將片架送入爐管內(nèi)，進(jìn)行薄膜生長(S304 )。
采用本實(shí)施例中所述的薄膜形成方法進(jìn)行薄膜生長后，可以實(shí)現(xiàn)各 生產(chǎn)襯底之間，在背面形成的薄膜的情況一致性較好，包括位于最下端 的最后一個生產(chǎn)襯底也會與其它生產(chǎn)襯底一樣，表現(xiàn)為如圖1中101所 示的背面薄膜的生長情況。這樣，各生產(chǎn)襯底的狀態(tài)可以保持一致，不 會在后續(xù)工藝中，如快速熱退火工藝，因其狀態(tài)的不一致而出現(xiàn)問題， 可以有效提高產(chǎn)品的成品率。
本發(fā)明上述實(shí)施例中，釆用的方法是在各擋片上刻蝕形成第二圖 形，以加大其表面積，使其表面積與生產(chǎn)襯底的表面積基本相同，實(shí)現(xiàn) 位于不同位置的各生產(chǎn)襯底在背面形成的薄膜情況都一致。其中，影響 到擋片表面積的為第二圖形(如各溝槽)的深度及密集度，尤其是第二 圖形的深度對表面積(或者說，背面薄膜的形成情況)的影響更為明顯， 通常只要令第二圖形的深度接近于第 一 圖形的深度(即二者深度基本相 等)就可以令擋片和生產(chǎn)襯底的表面積基本相同。
注意到，在擋片上形成的第二圖形可以與生產(chǎn)村底上的第一圖形相 同(包括圖形深度和密集度)，也可以不相同，只要二者表面的圖形可 以令二者的表面積近似相同即可。
本發(fā)明上述實(shí)施例中，所用的是立式爐管，在本發(fā)明的其它實(shí)施例 中，也可以將本發(fā)明的方法應(yīng)用于臥式爐管，其也與立式爐管一樣，存 在著最后一個襯底背面的薄膜形成情況與其它襯底不一致的問題，在采 用本發(fā)明的方法后，其同樣也可以有效地緩解這一問題。
本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明， 任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能 的變動和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的 范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種薄膜的形成方法，其特征在于，包括步驟將具有第一圖形的各生產(chǎn)襯底放置于沉積設(shè)備的片架上；將具有第二圖形的擋片放置于所述片架上，且至少有一個所述擋片位于所述各生產(chǎn)襯底之下；進(jìn)行薄膜生長。
2、 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于在進(jìn)行薄膜生長 前，還在所述片架上^C置了至少一個監(jiān)測襯底。
3、 如權(quán)利要求2所述的形成方法，其特征在于各所述監(jiān)測襯底 位于各生產(chǎn)襯底之上和/或之間。
4、 如權(quán)利要求3所述的形成方法，其特征在于在各所述監(jiān)測襯 底之上還分別放置所述具有第二圖形的擋片。
5、 如權(quán)利要求1或4所述的形成方法，其特征在于所述第二圖 形為溝槽圖形。
6、 如權(quán)利要求1或4所述的形成方法，其特征在于所述第二圖 形的深度接近于所述第 一 圖形的深度。
7、 如權(quán)利要求1或4所述的形成方法，其特征在于所述第一圖 形與所述第二圖形相同。
8、 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于所述沉積設(shè)備的 沉積室為爐管。
9、 如權(quán)利要求8所述的形成方法，其特征在于所述爐管為立式 或臥式的。
10、 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于所述擋片由石英 或碳化硅材料制成。
11、 如權(quán)利要求10所述的形成方法，其特征在于進(jìn)行薄膜生長 后，腐蝕去除所述擋片上形成的薄膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜的形成方法，包括步驟將具有第一圖形的各生產(chǎn)襯底放置于沉積設(shè)備的片架上；將具有第二圖形的擋片放置于所述片架上，且至少有一個所述擋片位于所述各生產(chǎn)襯底之下；進(jìn)行薄膜生長。本發(fā)明的薄膜形成方法，可以令在各襯底的背面形成的薄膜情況基本相同，也就保持了形成薄膜后的各襯底狀態(tài)的一致性，避免了因各襯底狀態(tài)不一致而導(dǎo)致的后續(xù)工藝的異常。
文檔編號H01L21/02GK101355008SQ20071004435
公開日2009年1月28日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者海 宋, 翟立君, 星 趙 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司