半导体工艺炉及其冷却系统的制作方法

专利2026-08-03  13


本发明涉及半导体设备,特别涉及一种半导体工艺炉及其冷却系统。


背景技术:

1、sonos是多晶硅-上层氧化物-氮化物-下层氧化物-单晶硅(silicon-oxide-nitride-oxide-silicon)的多层膜结构的简称,sonos结构逐渐取代多晶硅浮栅极闪存结构成为非易失存储器的主要的闪存存储结构。sonos闪存器件作为一种非易失性存储器件,因其具有很好的抗擦写能力、低工作电压和低功耗,且工艺过程简单并与标准cmos工艺兼容等特点而受到广泛关注。sonos闪存器件的存储单元是由控制多晶硅栅和沟道衬底之间的ono(oxide-nitride-oxide)叠层结构组成。其中,ono结构由两层二氧化硅层(底部和顶部)和中间氮化硅层的三明治结构构成。三个层次自上而下分别作为结构隧穿氧化层、氮化硅层和阻挡氧化层。电荷通过直接隧道效应,进入并存储在氮化硅层中,依靠氮化硅薄膜的陷阱效应存储电荷。因此,sonos器件中的ono结构是sonos器件工作特性的关键,ono结构的制备至关重要,而ono结构中的氮化硅层又是核心层。

2、一般来说,sonos器件中的ono结构是在半导体工艺炉中生长完成,半导体工艺炉一般包括炉体和底座,炉体和底座之间设有防止泄漏的密封圈,底座内仅设有一条液冷流道和一条气冷流道,水冷模式时液冷流道通入冷却水,气冷模式时气冷流道通入冷却气体,且液冷流道和气冷流道不能同时使用。ono结构中的氮化硅在生长时,si源气体通入较多,半导体工艺炉底部的温度需要超过100℃才能防止过多的副产物在底座聚集,而水冷模式会将底座的温度降低到40℃左右,气冷模式会使底座的温度上升到170℃以上。目前只能通过开关阀,切换水冷或者气冷中的一种模式,冷却效果不能调节,因此,氮化硅在生长时都使用气冷。然而,目前采用的密封圈的最高耐受温度仅为150℃,在反复升、降温度的作用下,密封圈只能使用半年左右就需要更换,否则密封性能会下降后可能会导致低压作业时炉体内突然破真空,颗粒倒灌产品报废的问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种半导体工艺炉及其冷却系统,可以同时或单独进行液冷模式和气冷模式,有利于调节底座的温度,既能使ono结构顺利生长,又能保护密封圈不被过高的温度损伤,大大延长密封圈的使用寿命。

2、为了达到上述目的,基于本发明的一个方面,本发明提供了一种半导体工艺炉的冷却系统,其包括:

3、底座,所述底座用于安装密封圈,所述底座内设有冷却组件,所述冷却组件包括液冷流道和气冷流道;

4、温度监控装置,所述温度监控装置用于监测所述底座的温度;

5、控制装置,所述控制装置用于在所述温度监控装置监测到的温度达到温度阈值时控制液冷模式和气冷模式同步进行,以使所述温度监控装置监测到的温度保持在所述温度阈值,所述液冷模式为向所述液冷流道通入冷却液,所述气冷模式为向所述气冷流道通入冷却气体。

6、可选的,所述底座呈环状,所述液冷流道和所述气冷流道均呈环状,且均与所述底座同轴。

7、可选的,所述冷却组件的数量为两组,且两组所述冷却组件分别位于所述底座的两个轴端。

8、可选的,所述温度监控装置的数量为多个,且多个所述温度监控装置呈环形均匀分布在所述底座上。

9、可选的,在所述温度监控装置监测到的温度达到温度阈值前,所述控制装置先控制液冷模式关闭且气冷模式运行,直至温度监控装置监测到的温度上升至温度阈值。

10、可选的,所述控制装置包括进液管路、出液管路、进气管路和出气管路,所述进液管路和所述出液管路均与所述液冷流道连通,所述进气管路和所述出气管路均与所述气冷流道连通。

11、可选的,所述控制装置还包括液体流量计、液体流量控制阀和开关阀,所述进液管路上设有所述液体流量计、所述液体流量控制阀和所述开关阀,所述进气管路上设有所述开关阀,所述出液管路和所述出气管路上均设有所述开关阀。

12、可选的,所述控制装置还包括气体流量计,所述气体流量计设置在所述进气管路上。

13、可选的,所述底座上设有安装槽,所述安装槽用于容置所述密封圈。

14、基于本发明的另一个方面,本发明还提供一种半导体工艺炉,其包括密封圈、炉体以及如上所述的冷却系统,所述密封圈位于所述炉体和所述底座之间。

15、如上配置,本发明的半导体工艺炉及其冷却系统,在底座中设置了冷却组件,从而对底座进行冷却,设置了温度监控装置,可以监测底座的温度,还设置了控制装置,可以根据温度监控装置监测到的温度对液冷模式和气冷模式进行调节,可以使液冷模式和气冷模式同步进行或者各自单独进行,有利于调节底座的温度,使得ono结构中的氮化硅在生长时,底座的温度维持在不高于密封圈的耐受温度的范围。因此,本发明的半导体工艺炉及其冷却系统,可以同时或单独进行液冷模式和气冷模式,有利于调节底座的温度,既能使ono结构顺利生长,又能保护密封圈不被过高的温度损伤,保证了密封圈的密封性能,避免了因密封圈密封性能下降而导致的炉体内破真空,保证了产品良率,并且大大延长了密封圈的使用寿命,一方面节省了成本,另一方面,由于停机更换密封圈的频率大大降低,也减轻了工作人员的工作量,提高了生产效率。



技术特征:

1.一种半导体工艺炉的冷却系统,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的半导体工艺炉的冷却系统,其特征在于,所述底座呈环状,所述液冷流道和所述气冷流道均呈环状,且均与所述底座同轴。

3.如权利要求2所述的半导体工艺炉的冷却系统,其特征在于,所述冷却组件的数量为两组,且两组所述冷却组件分别位于所述底座的两个轴端。

4.如权利要求2所述的半导体工艺炉的冷却系统,其特征在于,所述温度监控装置的数量为多个,且多个所述温度监控装置呈环形均匀分布在所述底座上。

5.如权利要求1所述的半导体工艺炉的冷却系统,其特征在于,在所述温度监控装置监测到的温度达到温度阈值前,所述控制装置先控制所述液冷模式关闭且所述气冷模式运行,直至所述温度监控装置监测到的温度上升至所述温度阈值。

6.如权利要求1所述的半导体工艺炉的冷却系统,其特征在于,所述控制装置包括进液管路、出液管路、进气管路和出气管路,所述进液管路和所述出液管路均与所述液冷流道连通,所述进气管路和所述出气管路均与所述气冷流道连通。

7.如权利要求6所述的半导体工艺炉的冷却系统,其特征在于,所述控制装置还包括液体流量计、液体流量控制阀和开关阀,所述进液管路上设有所述液体流量计、所述液体流量控制阀和所述开关阀,所述进气管路上设有所述开关阀,所述出液管路和所述出气管路上均设有所述开关阀。

8.如权利要求6所述的半导体工艺炉的冷却系统,其特征在于,所述控制装置还包括气体流量计,所述气体流量计设置在所述进气管路上。

9.如权利要求1所述的半导体工艺炉的冷却系统,其特征在于,所述底座上设有安装槽,所述安装槽用于容置所述密封圈。

10.一种半导体工艺炉,其特征在于,包括密封圈、炉体以及如权利要求1-9中任一项所述的冷却系统,所述密封圈位于所述炉体和所述底座之间。


技术总结
本发明提供了一种半导体工艺炉及其冷却系统,冷却系统包括:底座,底座用于安装密封圈,底座内设有冷却组件,冷却组件包括液冷流道和气冷流道;温度监控装置,温度监控装置用于监测底座的温度;控制装置,控制装置用于在温度监控装置监测到的温度达到温度阈值时控制液冷模式和气冷模式同步进行,以使温度监控装置监测到的温度保持在温度阈值,液冷模式为向液冷流道通入冷却液,气冷模式为向气冷流道通入冷却气体。本发明可以同时或单独进行液冷模式和气冷模式,有利于调节底座的温度,既能使ONO结构顺利生长,又能保护密封圈不被过高的温度损伤,大大延长密封圈的使用寿命。

技术研发人员:张乐成
受保护的技术使用者:上海华力微电子有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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