CN1177830A

CN1177830A - 半导体晶片热处理设备

Info

Publication number: CN1177830A
Application number: CN 97113067
Authority: CN
Inventors: 姜声勋; 高永洛; 李贞圭
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-09-23
Filing date: 1997-05-03
Publication date: 1998-04-01

Abstract

这里公开了一种制造半导体器件的晶片热处理设备,用以改善随晶片直径增大处理的质量和均匀性。半导体晶片热处理设备包括:构成封闭空间的处理室;安装在处理室内的基座,用于固定晶片;安装在基座上的热阻加热器,用于加热基座;安装在处理室顶上的灯,用于将处理室内温度升至处理时所需温度;安装在处理室的一侧上的气体注入器,用于向处理室内供应气体;及安装在气体注入器上的气体加热器,用于预热供应到处理室内的气体。

Description

半导体晶片热处理设备

本发明一般涉及一种半导体晶片的热处理设备，特别涉及一种相应于晶片直径的扩大能改善热处理质量和均匀性的半导体晶片热处理设备。

通常，在用硅制造集成电路时有各种热处理技术，例如，使硅衬底氧化成SiO₂从而构成绝缘层的技术，和制作用作晶体管的栅氧化膜和腐蚀模的栅氧化膜的技术。

另外，在向硅衬底注入3价或5价离子，并使它们从间隙原子替位式进入硅晶体中时，热处理技术常用于产生能产生导电性的额外空穴和电子。

另外，热处理技术还用于BPSG膜的回流，用各种方法形成的膜的热处理，及为各种目的而制造半导体器件。热处理常用的设备有处理炉。

但是，近来随着半导体器件集成度的逐渐提高，倾向于用RTP(快速热处理机)进行热处理，以减少由于元件尺寸减小而导致的制造工艺的热聚集。

根据加热方法，RTP设备可分为两种，即，用电阻加热器的灯加热型热处理设备。

图1是展示AMAT公司的工业用灯加热型热处理设备的剖面示意图，该设备处理室1内的基座2上侧在晶片3之上等距离设置着多盏灯4，基座2上安装着支撑环5用于支撑晶片3，气体从处理室1的一侧水平注入，从另一侧排出。

图2展示的是AST公司的工业用灯加热型热处理设备，该设备比上述AMAT公司的设备有改进，其结构是在晶片上下皆安装了多盏灯，用以提高热效率。

上述灯加热型热处理设备的优点是，能通过设定温度范围保持均匀的温度，并能给每盏灯4施加不同的功率。

然而，灯加热型热处理设备用支撑环5或横臂作晶片3的支撑，近来晶片直径增大，如果用支撑环或横臂作晶片的支撑的话，那么会有由热处理的高温导致的偏转形变或应力改变加大的缺点。

图3示出了MATTONS公司的工业用电阻加热型热处理设备，该设备将晶片13置于处理室11的基座12上，位于基座12之下的热阻型加热器14以恒温加热基座12，气体通过晶片13的上侧供应。

上述电阻加热型热处理设备有以下优点，由于处理室11尺寸大，基座12上形成有安装晶片的槽12a用于支撑晶片13，因此，在处理大直径晶片时也不会因高温发生热形变，而且由于气流从晶片13上部流过，可以进行均匀处理。

然而，电阻加热型热处理设备也有其缺点，由于处理温度局限于900℃以下，处理的温度范围很小，无法进行各种处理，要把处理室内的温度升至处理温度并保持这个温度需花很长时间。

而且，常规灯加热型和电阻加热型热处理设备存在以下问题，即，在低温或正常温度状态时，给处理室供应气体会引起温度突然改变，这种突变会导致应力发生。

因此，本发明旨在提供一种半导体晶片热处理设备，能进行均匀处理，并能适应直径增大了的晶片，基本上能解决由于已有技术的局限和弊端造成的问题。

本发明的目的在于提供一种半导体晶片热处理设备，其能通过改变处理室内处理温度进行不同的处理工艺。

下面的说明将阐述本发明另外的特点和优点，部分由说明书展现，或可以通过实施本发明得知。借助于特别是由说明书、权利要求书及各附图所指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和优点。

为了获得这些和其它优点，根据本发明的目的，正如这里所概述和具体描述的那样，半导体晶片热处理设备包括：构成密闭空间的处理室；安装在处理室内的基座，用于在其上安装半导体晶片；安装在基座上的热阻加热器，用于加热基座；装在处理室上部的灯，用于将处理室内温度升至处理所需温度；安装在处理室的一侧上的气体注入器，用于向处理室内供应气体；及安装在气体注入器上的气体加热器，用于预热供应给处理室内的气体。

应该明白，上述一般性说明和以下具体说明都是例证性的和解释性的，意在对所附权利要求书所述发明进行进一步解释。

各附图可用于进一步理解本发明，它们构成说明书的一部分，它们与说明书结合说明本发明实施例，并与说明书一起用于解释各附图原理；

各附图中：

图1是展示常规灯加热型热处理设备的剖面结构图。

图2是展示另一种常规灯加热型热处理设备的剖面结构图。

图3是展示常规热阻加热型热处理设备的剖面结构图。

图4是展示本发明的热处理设备的剖面结构图。

下面将详细说明本发明的优选实施例，这些实例示于各附图中。

图4是展示本发明的半导体晶片热处理设备的剖面结构图，构成封闭空间的处理室21内固定有基座22，晶片23置于基座22上。

晶片23是靠形成在基座22上的圆形真空吸附槽24固定的，真空吸附槽24与真空通道25相连，并通过该真空通道25进行真空吸附，真空通道通过基座22的下部。

另外，垂直穿通基座22安装着针式升降机35，借助该升降机35可以在基座上进行晶片23的装载或卸载。

给形成在基座22内部和上部的冷却孔27和冷却槽26供应N₂、He、或Ar等的冷却气，冷却基座22和晶片23，冷却槽26与穿通基座22下部的冷却气体通道36相连，由此通道供应冷却气体。

晶片23之上安装有卤素灯28，基座22中安装有热阻加热器29，穿通和在基座22上安装有温度传感器30，处理室21内的处理温度正是靠所述的卤素灯28、热阻加热器29和温度传感器30来维持的，温度传感器30会根据按需要设定的卤素灯28和电阻加热器29的加热温度范围，变化地控制处理温度范围。

例如，通过卤素灯28的快速加热和冷却，使之保持500-1200℃的高温，使升温速率较慢的热阻加热器29保持在从常温到低于500℃的温度范围。因此，可以借助两盏卤素灯28和热阻加热器29，或它们中任何一个，实现大范围的处理温度选择。

卤素灯28最好设置成圆形灯。也可以是线状灯或日光灯。因此，可根据卤素灯28的设置类型来配置处理室21。

处理中所需气体的供应通过设在处理室21底部两端的进气口31和出气口32进行。气体供应还可以通过处理室21一侧壁上的气体注入器33进行。在给处理室21供应气体时，用气体注入器33的供气管线上的气体加热器34，根据处理温度，在50-800℃的温度范围内预热气体。

此时，希望气体注入器33是不锈钢或石英制品，以较大程度的激活氮族气、氧族气和惰性气体。

在上述的半导体晶片热处理设备中，控制安装在基座22上的热阻加热29和安装在晶片23之上的卤素灯28，可以维持处理室内的处理温度，从而可增大处理温度的范围，因此，可以在各种处理温度范围内进行热处理。

也即，由于卤素灯28适于维持低于1200℃的高温，而热阻加热器29适于维持低500℃的低温，所以，在高温处理时，可以用卤素灯28，在低温处理时，可以用热阻加热器。

在同时用卤素灯28和热阻加热器29进行高温处理时，由于温度变化不大，而且，在通过使热阻加热器29维持在低于500℃而将处理室21的温度升至恒温状态下，用卤素灯28将处理室21内温度维持在高温，可以快速将处理室内温度升至高温，所以可以保持更均匀地处理温度。

另外，由于晶片23设置在由热阻加热器29预热的处理室21内，然后用卤素灯28使处理室21内处理高温，因温度的快速变化导致的晶片应力减小。

另外，本发明用安装在基座22上的升降机35在基座22上进行晶片23的装载与卸载，用真空吸附槽24通过真空通道25进行真空吸附，并借助通过冷却气体通道36供应给冷却槽26的冷却气体同时进行冷却。

因此，由高温导致的晶片23热形变减少，由于增大晶片直径引发的问题减少，在处理时，向形成于基座22内部上的冷却孔27供应冷却气体，冷却晶片，此后冷却基座22。

而且，由于在注入气体前，安装在气体注入器33上的气体加热器34预热气体，并注入第一激活气体，所以可稳定气体反应，借此本发明的热处理设备可进行均匀处理。

如上所述，在对大直径晶片进行热处理时，本发明的半导体晶片热处理设备适于改善处理的质量和均匀性，而且，因为处理室内的温度范围扩大，所以能进行各种处理，另外，由于温度的快速改变导致的应力及高温所导致的热形变减少，所以可稳定地进行处理。

显然，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可以针对本发明的半导体晶片热处理设备作出各种改型和变化。因此，本发明可以覆盖这些不脱离所附权利要求书的范围的改型和变化以及等同物。

Claims

1、一种半导体晶片热处理设备，包括：

构成封闭空间的处理室；

安装在所述处理室内的基座，用于在其上安装晶片；

安装在所述基座上的热阻加热器，用于加热所述基座；

安装在所述室上部内的灯，用于将所述处理室内温度升至处理所需温度；

安装在所述处理室一侧上的气体注入器，用于给所述处理室内供应气体；及

安装在所述气体注入器上的气体加热器，用于预热将供给所述处理室内的气体。

2、根据权利要求1的半导体晶片热处理设备，其特征在于，所述灯的温度控制在500-1200℃范围内，所述热阻加热器的温度控制在低于500℃。

3、根据权利要求1的半导体晶片热处理设备，其特征在于，所述基座的顶上形成有支撑所述晶片的真空吸附槽。

4、根据权利要求1的半导体晶片热处理设备，其特征在于，所述基座顶上形成有为冷却所述晶片而供应冷却气体的冷却槽。

5、根据权利要求1的半导体晶片热处理设备，其特征在于，所述基座内形成有为冷却所述基座而供应冷却气体的冷却孔。

6、根据权利要求4和5的半导体晶片热处理设备，其特征在于，所述冷却气体选自N、He、Ar中任一种。

7、根据权利要求1的半导体晶片热处理设备，其特征在于，所述基座上装有升降机，用于装载和卸载所述晶片。

8、根据权利要求1的半导体晶片热处理设备，其特征在于，所述气体注入器为不锈钢制品。

9、根据权利要求1的半导体晶片热处理设备，其特征在于，所述气体注入器为石英制品。

10、根据权利要求1的半导体晶片热处理设备，其特征在于，所述气体加热器的温度控制在50-800℃范围内。