阅读说明：本技术 控制表面形态的化学气相沉积层制备方法、装置及设备 (Method, device and equipment for preparing chemical vapor deposition layer with controlled surface morphology ) 是由 蔡坤峯 于 2020-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种控制表面形态的化学气相沉积层制备方法、装置及设备,属于半导体技术领域。控制表面形态的化学气相沉积层制备方法,包括：获取并响应于反应开始指令,根据预设起始温度调节化学气相沉积炉的加热器温度至初始温度；根据初始温度以及反应的吸放热状态,调节化学气相沉积炉的加热器温度。本发明的目的在于提供一种控制表面形态的化学气相沉积层制备方法、装置及化学沉积反应设备,能够根据化学沉积反应的吸放热状态对加热器温度进行调节,从而提高炉内化学沉积形成的薄膜的厚度均匀性。(The invention provides a method, a device and equipment for preparing a chemical vapor deposition layer with a controlled surface morphology, and belongs to the technical field of semiconductors. The preparation method of the chemical vapor deposition layer with controlled surface morphology comprises the following steps: acquiring and responding to a reaction starting instruction, and adjusting the temperature of a heater of the chemical vapor deposition furnace to an initial temperature according to a preset initial temperature; and adjusting the temperature of a heater of the chemical vapor deposition furnace according to the initial temperature and the heat absorbing and releasing state of the reaction. The invention aims to provide a preparation method and a device of a chemical vapor deposition layer with a controlled surface form and chemical deposition reaction equipment, which can adjust the temperature of a heater according to the heat absorption and release states of chemical deposition reaction, thereby improving the thickness uniformity of a film formed by chemical deposition in a furnace.)

控制表面形态的化学气相沉积层制备方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种控制表面形态的化学气相沉积层制备方法、装置及设备。

背景技术

化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)是利用化学反应的方式，在反应器内，将反应气体生成固态的生成物，并沉积在基材表面的一种薄膜沉积技术。而化学气相沉积制备工艺中，可分为常压(Ambient Pressure，AP)、低压(Low Pressure，LP)、电浆(Plasma Enhanced，PE)三种不同沉积方式。另外，化学气相沉积的反应设备(化学气相沉积炉)结构根据不同制备工艺可分为水平式(Horizontal Type)(包括炉管式)、直立式(Vertical Type)、直桶式(Barrel Type)、管状式(Tubular Type)、烘盘式(Pancake Type)和连贯式(Continuous Type)等。

通常，化学气相沉积炉，在进行化学气相沉积工艺时，根据工艺要求设定为固定的反应温度。因此，目前的化学气相沉积炉内沉积的薄膜容易出现厚度不均匀、不平坦的情况，影响最终的产品良率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制表面形态的化学气相沉积层制备方法、装置及化学沉积反应设备，能够根据化学沉积反应的吸放热状态对加热器温度进行调节，从而提高炉内化学沉积形成的沉积层的厚度均匀性，使其表面平坦。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种控制表面形态的化学气相沉积层制备方法，包括：

获取并响应于反应开始指令，根据预设起始温度调节化学气相沉积炉的加热器温度至初始温度；

根据初始温度以及反应的吸放热状态，调节化学气相沉积炉的加热器温度。

可选地，根据初始温度以及反应的吸放热状态，调节化学气相沉积炉的加热器温度，包括：

若吸放热状态为放热反应，则根据初始温度沿时序递减调节化学气相沉积炉的加热器温度；

若吸放热状态为吸热反应，则根据初始温度沿时序递增调节化学气相沉积炉的加热器温度。

可选地，在获取并响应于反应开始指令，根据预设起始温度调节化学气相沉积炉的加热器温度至初始温度之前，方法还包括：

获取目标化学沉积反应对应的预设起始温度，及吸放热状态。

可选地，吸放热状态为吸热反应时，初始温度高于预设起始温度。

可选地，吸放热状态为放热反应时，初始温度低于预设起始温度。

可选地，根据初始温度沿时序递减调节化学气相沉积炉的加热器温度，包括：

根据初始温度，以预设时长间隔逐级递减调节化学气相沉积炉的加热器温度，其中，预设时长为相邻两次调节加热器温度的间隔时长。

可选地，根据初始温度沿时序递增调节化学气相沉积炉的加热器温度，包括：

根据初始温度，以预设时长间隔逐级递增调节化学气相沉积炉的加热器温度，其中，预设时长为相邻两次调节加热器温度的间隔时长。

本发明实施例的另一方面，提供一种控制表面形态的化学气相沉积层制备装置，包括：

响应模块，用于获取并响应于反应开始指令，根据预设起始温度调节化学气相沉积炉的加热器温度至初始温度；

调节模块，用于根据初始温度以及反应的吸放热状态，调节化学气相沉积炉的加热器温度。

可选地，调节模块具体用于，若吸放热状态为放热反应，则根据初始温度沿时序递减调节化学气相沉积炉的加热器温度；若吸放热状态为吸热反应，则根据初始温度沿时序递增调节化学气相沉积炉的加热器温度。

本发明实施例的又一方面，提供一种化学沉积反应设备，包括化学气相沉积炉，以及与化学气相沉积炉的加热器通信连接的控制器，控制器用于执行上述任一项的控制表面形态的化学气相沉积层制备方法。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种控制表面形态的化学气相沉积层制备方法，可以首先获取并响应于反应开始指令，根据预设起始温度调节化学气相沉积炉的加热器温度至初始温度。之后根据初始温度以及反应的吸放热状态，调节化学气相沉积炉的加热器温度。该方法，通过在开始进行化学气相沉积反应之后，根据化学气相沉积反应对应的吸放热状态，对加热器进行控制，以调节化学气相沉积炉内的反应温度，从而使晶圆在化学气相沉积炉内能够被更加均匀的加热，并使反应温度能够保持相对稳定，不易受到反应过程的影响，从而提高晶圆表面沉积的薄膜的厚度的均匀性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的控制表面形态的化学气相沉积层制备方法的流程示意图之一；

图2为本发明实施例提供的控制表面形态的化学气相沉积层制备方法的流程示意图之二；

图3为本发明实施例提供的控制表面形态的化学气相沉积层制备装置的结构示意图之一；

图4为本发明实施例提供的控制表面形态的化学气相沉积层制备装置的结构示意图之二；

图5为本发明实施例提供的控制表面形态的化学气相沉积层制备装置的结构示意图之三。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本发明实施例提供一种控制表面形态的化学气相沉积层制备方法，如图1所示，可以包括：

S101：获取并响应于反应开始指令，根据预设起始温度调节化学气相沉积炉的加热器温度至初始温度。

S102：根据初始温度以及反应的吸放热状态，调节化学气相沉积炉的加热器温度。

其中，预设起始温度为对应的化学气相沉积反应的正常反应所需温度。相应地，初始温度可以与预设起始温度相等，也可以为包含预设起始温度的预设区间内的温度值，此处不做限制。

在实际应用中，需要进行薄膜沉积的基材(例如晶圆)，可以在化学气相沉积炉内的温度达到初始温度之后，再放入化学气相沉积炉内。还可以在响应于反应开始指令之前便放入化学气相沉积炉内，此处不做限制。

在该方法中，根据初始温度以及反应的吸放热状态，调节化学气相沉积炉的加热器温度，可以是从初始温度开始，根据反应的吸放热状态实时调节加热器的温度，以保持化学气相沉积炉内的温度能够始终保持稳定，当然，还可以对加热器温度进行逐级调节，此处不做限制。

需要说明的是，该方法中响应的反应开始指令，可以是用户输入的开关指令等，此处不做限制，只要是指示化学气相沉积反应开始的指令即可。

本发明实施例提供的控制表面形态的化学气相沉积层制备方法，可以首先获取并响应于反应开始指令，根据预设起始温度调节化学气相沉积炉的加热器温度至初始温度。之后根据初始温度以及反应的吸放热状态，调节化学气相沉积炉的加热器温度。该方法，通过在开始进行化学气相沉积反应之后，根据化学气相沉积反应对应的吸放热状态，对加热器进行控制，以调节化学气相沉积炉内的反应温度，从而使基材(例如晶圆等)在化学气相沉积炉内能够被更加均匀的加热，并使反应温度能够保持相对稳定，不易受到反应过程的影响，从而提高晶圆表面沉积的薄膜的厚度的均匀性。

示例地，根据初始温度以及反应的吸放热状态，调节化学气相沉积炉的加热器温度，如图2所示，可以包括：

S201：若吸放热状态为放热反应，则根据初始温度沿时序递减调节化学气相沉积炉的加热器温度。

S202：若吸放热状态为吸热反应，则根据初始温度沿时序递增调节化学气相沉积炉的加热器温度。

根据所确定的化学气相沉积反应的吸放热状态，相应的沿时序递减或递增调节加热器温度。能够使化学气相沉积反应由初始温度开始进行反应，随着反应的进行，根据加热器温度的递减以减缓炉内温度因放热反应释放热量而升高，或根据加热器温度递增以减缓炉内温度因吸热反应吸收热量而降低。从而，使得化学气相沉积炉内的温度能够保持相对稳定，以使薄膜能够稳定良好的生成在基材上，而不会因化学气相沉积炉内的温度不稳定而导致厚度不均匀。

例如，当制备沉积层的化学气相沉积反应为放热反应，则递减调节加热器温度，以使反应末段的温度能够与反应初始段的温度相近(即温差较小)，从而使反应初始段形成的沉积层中心区域与反应末段形成的沉积层边缘区域的厚度能够相接近，从而避免出现因反应末段温度较高导致沉积厚度过厚使沉积层呈凹面结构的不均匀情况。

又例如，当制备沉积层的化学气相沉积反应为吸热反应，则递增调节加热器温度，以使反应末段的温度能够与反应初始段的温度相近(即温差较小)，从而使反应初始段形成的沉积层中心区域与反应末段形成的沉积层边缘区域的厚度能够相接近，从而避免出现因反应末段温度较低导致沉积厚度过薄使沉积层呈凸面结构的不均匀情况。

可选地，在获取并响应于反应开始指令，根据预设起始温度调节化学气相沉积炉的加热器温度至初始温度之前，方法还包括：

获取目标化学沉积反应对应的预设起始温度，及吸放热状态。

其中，目标化学沉积反应对应的预设起始温度以及吸放热状态，可以是用户在输入反应开始指令之前，根据将要进行的化学沉积反应所输入的相关参数。当然，还可以是用户根据常用的化学沉积反应，预设的对应于不同化学沉积反应的预设起始温度和吸放热状态的其中之一(在输入反应开始指令之前由用户选择)，此处不做限制。

通过该步骤，能够使该方法可以根据用于的需求实现对不同化学气相沉积反应的适配，以提高该方法的广泛适用性。

需要说明的是，在实际应用中，预设起始温度和吸放热状态，还可以是用户根据特定反应(例如当该方法仅用于形成特定的一种薄膜时，其对应的化学气相沉积反应)提前预设的一组参数。

可选地，吸放热状态为吸热反应时，初始温度高于预设起始温度。

由于放热反应释放的热量不易从化学气相沉积炉内散失，因此化学气相沉积反应的末尾阶段，基材边缘沉积的薄膜厚度较厚。所以，通过将初始温度设置为高于预设起始温度，能够使化学气相沉积反应的初始阶段，在基材的中心位置沉积的薄膜厚度能够相应增加，从而进一步提高基材中心和边缘所沉积的薄膜的厚度的一致性。

可选地，吸放热状态为放热反应时，初始温度低于预设起始温度。

由于吸热反应吸收的热量不易快速的被加热器补充到化学气相沉积炉内，因此化学气相沉积反应的末尾阶段，基材边缘沉积的薄膜厚度较薄。所以，通过将初始温度设置为低于预设起始温度，能够使化学气相沉积反应的初始阶段，在基材的中心位置沉积的薄膜厚度能够相应减小，从而进一步提高基材中心和边缘所沉积的薄膜的厚度的一致性。

可选地，根据初始温度沿时序递减调节化学气相沉积炉的加热器温度，包括：

根据初始温度，以预设时长间隔逐级递减调节化学气相沉积炉的加热器温度。

其中，预设时长为相邻两次调节加热器温度的间隔时长。

在实际应用中，预设时长可以设置为固定值，或沿时序逐级递增或递减，此处不做限制。

通过将加热器的温度调节按预设时长间隔进行逐级调节，能够使加热器在预设时长内更好改变化学气相沉积炉内的温度，以避免由于温度调节过快而导致炉内温度调节效果较差的情况。当然，在本发明的其他实施例中，加热器温度还可以为连续调节，此处不做限制。

可选地，根据初始温度沿时序递增调节化学气相沉积炉的加热器温度，包括：

根据初始温度，以预设时长间隔逐级递增调节化学气相沉积炉的加热器温度。

其中，预设时长为相邻两次调节加热器温度的间隔时长。

在实际应用中，预设时长可以设置为固定值，或沿时序逐级递增或递减，此处不做限制。

通过将加热器的温度调节按预设时长间隔进行逐级调节，能够使加热器在预设时长内更好改变化学气相沉积炉内的温度，以避免由于温度调节过快而导致炉内温度调节效果较差的情况。当然，在本发明的其他实施例中，加热器温度还可以为连续调节，此处不做限制。

本发明实施例的另一方面，提供一种控制表面形态的化学气相沉积层制备装置，如图3所示，包括：

响应模块31，用于获取并响应于反应开始指令，根据预设起始温度调节化学气相沉积炉的加热器温度至初始温度；

调节模块32，用于根据初始温度以及反应的吸放热状态，调节化学气相沉积炉的加热器温度。

本发明实施例提供的控制表面形态的化学气相沉积层制备装置，可以首先通过获响应模块获取并响应于反应开始指令，根据预设起始温度调节化学气相沉积炉的加热器温度至初始温度。之后通过调节模块根据初始温度以及反应的吸放热状态，调节化学气相沉积炉的加热器温度。该装置，通过在开始进行化学气相沉积反应之后，根据化学气相沉积反应对应的吸放热状态，对加热器进行控制，以调节化学气相沉积炉内的反应温度，从而使晶圆在化学气相沉积炉内能够被更加均匀的加热，并使反应温度能够保持相对稳定，不易受到反应过程的影响，从而提高晶圆表面沉积的薄膜的厚度的均匀性。

可选地，调节模块32具体用于，若吸放热状态为放热反应，则根据初始温度沿时序递减调节化学气相沉积炉的加热器温度；若吸放热状态为吸热反应，则根据初始温度沿时序递增调节化学气相沉积炉的加热器温度。

可选地，如图4所示，该装置还包括获取模块33，用于获取目标化学沉积反应对应的预设起始温度，及吸放热状态。

可选地，如图5所示，调节模块32可以包括：

第一子模块321，用于根据初始温度，以预设时长间隔逐级递减调节化学气相沉积炉的加热器温度。

可选地，如图5所示，调节模块32还可以包括：

第二子模块322，用于根据初始温度，以预设时长间隔逐级递增调节化学气相沉积炉的加热器温度。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中方法的对应过程，本发明中不再赘述。

本发明实施例的又一方面，提供一种化学沉积反应设备，包括化学气相沉积炉，以及与化学气相沉积炉的加热器通信连接的控制器，控制器用于执行上述任一项的控制表面形态的化学气相沉积层制备方法。

其中，控制器可以是计算机或服务器的处理器，或控制电路板等，此处不做限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。