一种改善硅片与石英舟粘接的POLY-SI化学气象沉积工艺方法

技术领域

本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种改善硅片与石英舟粘接的POLY-SI化学气象沉积工艺方法。

背景技术

多晶硅薄膜工艺常用于单晶硅片的吸杂，而在多晶硅薄膜生长过程，硅片和载体舟的粘接无法避免，且随着薄膜厚度的增加，粘接程度会越重，在硅片的边缘表现出缺角、崩边，进而影响硅片的强度，造成裂片产生损失。

常用的降低粘接程度的方式是提升舟的粗糙度，改变舟的形貌等方式，但此类方式对厚薄膜工艺基本无效，缺角和崩边损失比例极高。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种改善硅片与石英舟粘接的POLY-SI化学气象沉积工艺方法，有效降低了背景技术中所述缺角、崩边的比例。

本发明所采用的技术方案为：

一种改善硅片与石英舟粘接的POLY-SI化学气象沉积工艺方法，其特征在于，将硅片放置石英舟上进入反应腔内生长1/2目标膜厚的POLY-SI，随后退出反应腔在在氮气保护状态下冷却，冷却结束后，通过机械手将硅片从石英舟上取下再放回石英舟上，再次将石英舟送入反应腔内进行剩下1/2目标膜厚的POLY-SI的生长。

优选的，所述硅片冷却过程中所处环境的氧含量＜10ppm，该氧含量的控制，是通过氮气保护来实现的。

优选的，所述氮气流量为400SLM。

优选的，所述氮气使用限流片进行流量控制，氮气纯度>99.999%。

优选的，所述硅片从反应腔退出后，在室温条件下冷却，冷却至室温后，通过机械手将硅片从从石英舟上取下后放回石英舟。

优选的，对硅片所处环境氧含量进行实时监控，当氧含量上升超出控制线时，立即自动控制通入氮气对环境中的氧进行吹扫。

优选的，该反应在恒温车间内进行，车间温度为22±2摄氏度。

该工艺的创新在于：

在原设备的设计基础上，仅需要调整工艺流程设计和机械手取放片流程即可实现间歇性的多晶硅薄膜生长，通过间歇性生长，弱化了硅片在多晶膜沉积过程中与舟的粘接。

常规的硅片冷却过程在洁净空气中进行，在冷却过程中刚出炉的高温硅片会与空气中的氧气反应，产生200埃厚度的氧化硅薄层。通过对硅片冷却环境的氧含量控制，避免了间歇性生长过程多晶硅与多晶硅之间的氧化层的产生，实现了多晶硅薄膜的高纯特性。

附图说明

图1为炉台的部分结构示意图。

图2为硅片移动过程示意图。

图1中，1为反应腔体，2为硅片移动的机械手，3为硅片，4为石英舟，5为氮气环境产生装置。

图2中，6为硅片在硅舟上，7为硅片移动至机械手上，8为硅片由机械手放回硅舟上。

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

常规的POLY-SI薄膜生长过程，硅片2通过机械手2放置在石英舟4上进入反应腔1内一次完成薄膜的生长。生长至目标厚度后硅片3退出反应腔1在洁净空气中进行冷却，冷却结束后通过机械手2将硅片3从石英舟上取下放回硅片花篮内，即完成工艺。这种工艺，在多晶硅薄膜生长过程，硅片和载体舟的粘接无法避免，且随着薄膜厚度的增加，粘接程度会越重，在硅片的边缘表现出缺角、崩边，进而影响硅片的强度，造成裂片产生损失。

而本发明的工艺过程，硅片3放置在石英舟4上进入反应腔1内先生长1/2目标膜厚的薄膜生长（进入反应腔1内通过控制工艺时间先生长一定区间厚度的薄膜，也就是通过控制工艺时间来控制是否达到1/2的目标膜厚），随后退出反应腔1在洁净氮气环境5中进行冷却，冷却至室温，该反应在恒温车间内进行，车间温度为22±2摄氏度，冷却结束后，通过机械手2将所有的硅片3从石英舟4上移动后暂存在机械手上（此处只要达到使硅片脱离石英舟4再放上石英舟4即可），再放回石英舟4上。移动结束后，再次将石英舟4送入反应腔1内进行剩余厚度POLY-SI的生长。剩余目标膜厚的POLY-SI生长结束后，石英舟4退出反应腔1，在氮气环境5下冷却结束后，通过机械手2将硅片3从石英舟4上取下放入硅片花篮中，即完成工艺。

冷却过程氮气纯度99.999%，氮气流量400SLM，硅片所处环境氧含量<10ppm。

通过控制硅片所处环境的氧含量，可避免硅片表面的自然氧化层的生长。

通过该工艺加工厚膜POLY-SI产品的缺角比例：

可见通过新工艺实现了缺角比例的降低。

在工艺过程中，硅片所处环境的氧含量使用传感器进行实时监控和控制。当氧含量超出控制线时，立即通入大流量的洁净氮气对氧气进行净化。

当氧含量在控制范围内时，只需要使用小流量的氮气保护即可。此时氮气的用量约40SLM。

在生长大于10000Å的厚膜POLY-SI工艺过程，硅片和载体舟会因为POLY-SI在接触点位置的生长产生粘连，POLY-SI厚度越大，粘接程度越大，进而造成缺角和崩边产生裂片。本专利通过先生长1/2目标膜厚的POLY-SI，在氮气保护状态下冷却后通过机械手将硅片从舟上取下再放回舟上进行剩下1/2目标膜厚的POLY-SI。通过间歇性的生长和氮气状态的保护，避免厚膜POLY-SI生长过程舟与硅片的粘接，避免了自然氧化层的生长。通过该工艺基本不会因舟和硅片的粘接产生缺角和崩边。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。