反應氣體源噴射管、爐管以及半導體製造裝置的製作方法

2023-09-18 07:42:40 1

專利名稱：反應氣體源噴射管、爐管以及半導體製造裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造領域，更具體地說，本發明涉及一種用於爐管的反應氣體源噴射管，以及採用了所述反應氣體源噴射管的爐管和半導體製造裝置。
背景技術：
爐管是一種用於半導體設備製造的工具，用於高溫環境下受到嚴格控制的晶片加工。例如，在化學氣相沉積(Chemical Vapor D印osition，簡稱CVD)等工藝中需要使用爐管。化學氣相沉積是一種用來產生純度高、性能好的固態材料的化學技術。半導體產業使用此技術來成長薄膜。典型的化學氣相沉積製程是將晶圓(基底)暴露在一種或多種不同的前驅物下，在基底表面發生化學反應或/及化學分解來產生欲沉積的薄膜。其中，低壓化學氣相沉積(Low-pressure CVD, LPCVD)是一種在低壓環境下的CVD製程。降低壓力可以減少不必要的氣相反應，以增加晶圓上薄膜的一致性。在低壓化學氣相沉積(LPCVD)工藝中，以例如矽烷SiH4作為反應氣體源，在襯底上製備多晶矽，具體地說，矽烷在一定溫度和壓力下自分解產生Si和H2，Si會沉積在矽片的表面形成俗稱的多晶矽(Polysilicon，簡稱poly)。因此，在例如低壓化學氣相沉積(LPCVD)工藝中，需要利用諸如石英噴射管 (quartz injector)之類的氣體噴射管將諸如矽烷(SiH4)之類的反應氣體源注入爐管。然而，在現有技術中，當矽烷SiH4氣體注入時，由於氣體瞬發產生的衝力，會引起多晶矽噴射管內之前的累積薄膜脫落，從而產生薄膜內微粒。這種薄膜內微粒是不期望產生的雜質。此外，由於爐管(反應氣體源噴射管)的長度很長，如果採用一根噴射管，則會導致氣流在管內的分布不均勻，從而導致厚度的不均勻，所以目前普遍採用的是三根噴射管， 以滿足晶片與晶片之間的厚度均勻性規範。因此，能夠提出一種可以防止薄膜內微粒並滿足晶片與晶片之間的厚度均勻性規範的簡單的裝置結構。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種可以防止薄膜內微粒並滿足晶片與晶片之間的厚度均勻性規範的簡單的反應氣體源噴射管、爐管以及半導體製造裝置。根據本發明第一方面，提供了一種反應氣體源噴射管，其中，在反應氣體源噴射管的至少一部分管壁上布置了多個側壁孔，其中所述至少一部分管壁在噴射反應氣體源時被伸入爐管內。優選地，在上述反應氣體源噴射管中，所述多個側壁孔布置在所述至少一部分管壁的一側，並且在反應氣體源噴射管進入爐管時，所述側靠近爐管內管。優選地，在上述反應氣體源噴射管中，所述反應氣體源噴射管的與氣流方向垂直的截面的截面形狀為橢圓形。優選地，在上述反應氣體源噴射管中，所述反應氣體源噴射管的材料為碳化矽。優選地，在上述反應氣體源噴射管中，所述反應氣體源噴射管用於低壓化學氣相沉積工藝。優選地，在上述反應氣體源噴射管中，所述多個側壁孔大小一致，且以相等的間距布置在所述至少一部分管壁上。通過採用根據第一方面所述的反應氣體源噴射管，通過布置側壁孔，使得除了噴射管開口之外，氣體還可以從這些側壁孔流出，這樣可以分流氣體壓力，利用氣體邊界層， 把剛開始的瞬發壓力降低。換言之，氣流的分布更加均勻，相當於有更多的噴嘴開口(每個側壁孔相當於一個噴嘴開口)，從而氣體通入的更平穩，從而沉積的膜也更均勻。進而，由於有效地緩解了氣體瞬發產生的衝力，由此避免了多晶矽噴射管內之前的累積薄膜脫落，從而防止產生薄膜內微粒。並且，在根據第一方面所述的反應氣體源噴射管中，截面形狀為橢圓形或長方形的目的是為了一方面讓噴射管更多的和爐管的內管相切合，另外也為了這個噴射管更少的向晶舟方向伸展，從而降低晶舟旋轉過程中擦到噴射管的可能性。而且，本發明的反應氣體源噴射管的材料優選地採用碳化矽SiC。碳化矽SiC的材質對於顆粒的吸附性更好，換言之，更難發生脫落(peeling)。並且，本發明的反應氣體源噴射管由於沒有採用石英器具，所以能夠防止石英器具破裂；具體地說，石英材料比較脆容易破裂，相反，碳化矽SiC材料的則不易破裂。根據本發明第二方面，提供了一種爐管，其採用了根據第一方面所述的反應氣體源噴射管。根據本發明第三方面，提供了一種半導體製造裝置，其特徵在於採用了根據第一方面所所述的反應氣體源噴射管或採用了根據本發明第二方面所述的爐管。由於採用了根據本發明第一方面所述的反應氣體源噴射管，因此，本領域技術人員可以理解的是，根據本發明第二方面的爐管以及根據本發明第三方面的半導體製造裝置同樣能夠實現根據本發明的第一方面的反應氣體源噴射管所能實現的有益技術效果。


結合附圖，並通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發明有更完整的理解並且更容易地理解其伴隨的優點和特徵，其中圖1示意性地示出了根據現有技術的反應氣體源噴射管的結構。圖2示意性地示出了根據現有技術的反應氣體源噴射管的截面形狀。圖3示意性地示出了根據本發明實施例的反應氣體源噴射管的結構。圖4示意性地示出了根據本發明實施例的反應氣體源噴射管的截面形狀。需要說明的是，附圖用於說明本發明，而非限制本發明。注意，表示結構的附圖可能並非按比例繪製。並且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
具體實施例方式為了使本發明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發明的內容進行詳細描述。圖1示意性地示出了根據現有技術的反應氣體源噴射管的結構。如圖所示，現有技術的反應氣體源噴射管包括第一部分Ll和第二部分L2。圖2示意性地示出了根據現有技術的反應氣體源噴射管的截面形狀，如圖所示，根據現有技術的反應氣體源噴射管的截面形狀一般為圓形。圖3示意性地示出了根據本發明實施例的反應氣體源噴射管的結構。同樣，根據本發明實施例的反應氣體源噴射管也第一部分Ll和第二部分L2。但是，與現有技術不同的是，在本發明實施例的反應氣體源噴射管的第一部分Ll上布置了多個側壁孔A。鑿孔的部分(第一部分Li)應該是噴射氣體時反應氣體源噴射管伸入爐管的噴射管部分。 並且，優選地，如圖3所示，所述多個側壁孔A布置在所述第一部分Ll的一側，並且在反應氣體源噴射管進入爐管時，所述側靠近爐管內管。通過布置側壁孔，使得除了噴射管開口之外，氣體還可以從這些側壁孔流出，這樣可以分流氣體壓力，利用氣體邊界層，把剛開始的瞬發壓力降低。換言之，氣流的分布更加均勻，相當於有更多的噴嘴開口(每個側壁孔相當於一個噴嘴開口)，從而氣體通入的更平穩，從而沉積的膜也更均勻。所以，由於有效地緩解了氣體瞬發產生的衝力，由此避免了多晶矽噴射管內之前的累積薄膜脫落，從而防止產生薄膜內微粒。需要說明的是，噴射管壁上的側壁孔的大小可以是一樣大，也可以是不一樣大；並且側壁孔之間的距離可以是等距也可以是不等距；這些改進均落入本發明的保護範圍內。 同樣，側壁孔的形狀也可以是圓形或者是橢圓形等任何合適的形狀。例如，在本發明的一個優選示例中，側壁孔是大小一致的圓形小孔(或者橢圓形小孔)，並且它們以等距均勻分布，從而在該優選示例，可以均勻地緩解氣體瞬發產生的衝力。圖4示意性地示出了根據本發明實施例的反應氣體源噴射管的截面形狀。其中， 虛線所示出的橢圓示意性地示出了布置了所述多個側壁孔A的一側的位置。並且，就爐管按構造分為內管和外管而言，布置有側壁孔的一側布置成靠近爐管內管。此外，優選地，在上述反應氣體源噴射管的一個具體示例中，所述反應氣體源噴射管的與氣流方向垂直的截面的截面形狀為橢圓形或者長方形等拉長形狀，如圖4所示。截面形狀為橢圓形等的目的是為了一方面讓噴射管更多的和爐管的內管相切合， 另外也為了這個噴射管更少的向晶舟方向伸展，從而降低晶舟旋轉過程中擦到噴射管的可能性。並且，本發明實施例的反應氣體源噴射管的材料優選地採用碳化矽SiC。碳化矽 SiC的材質對於顆粒的吸附性更好，換言之，更難發生脫落。並且，本發明實施例的反應氣體源噴射管由於沒有採用石英器具，所以能夠防止石英器具破裂；具體地說，石英材料比較脆容易破裂，相反，碳化矽SiC的則不易破裂。雖然示出了本發明的反應氣體源噴射管的兩端之間的夾角變得不是直角的示例， 但是本領域的技術人員可以理解的是，本發明同樣適用於噴射管的兩端之間的夾角為直角的結構。本領域的技術人員可以理解的是，除了矽烷(SiH4)之外，本發明同樣適用於AsH3以及所有可形成摻雜及非摻雜多晶矽的反應物。在本發明的另一個實施例中，本發明還涉及採用了上述反應氣體源噴射管的爐管，並且，在本發明的又一個實施例中，本發明還涉及採用了上述反應氣體源噴射管或上述爐管的半導體製造裝置。可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例並非用以限定本發明。對於任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案範圍情況下， 都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
權利要求
1.一種反應氣體源噴射管，其特徵在於，在反應氣體源噴射管的至少一部分管壁上布置了多個側壁孔，其中所述至少一部分管壁在噴射反應氣體源時被伸入爐管內。
2.根據權利要求1所述的反應氣體源噴射管，其特徵在於，所述多個側壁孔布置在所述至少一部分管壁的一側，並且在反應氣體源噴射管進入爐管時，所述側靠近爐管內管。
3.根據權利要求1或2所述的反應氣體源噴射管，其特徵在於，所述反應氣體源噴射管的與氣流方向垂直的截面的截面形狀為橢圓形或長方形。
4.根據權利要求1或2所述的反應氣體源噴射管，其特徵在於，所述反應氣體源噴射管的材料為碳化矽。
5.根據權利要求1或2所述的反應氣體源噴射管，其特徵在於，所述反應氣體源噴射管用於低壓化學氣相沉積工藝。
6.根據權利要求1或2所述的反應氣體源噴射管，其特徵在於，所述多個側壁孔大小一致，且以相等的間距布置在所述至少一部分管壁上。
7.一種爐管，其特徵在於採用了根據權利要求1至6之一所述的反應氣體源噴射管。
8.一種半導體製造裝置，其特徵在於採用了根據權利要求1至6之一所述的反應氣體源噴射管或採用了根據權利要求6所述的爐管。
全文摘要
本發明提供了一種反應氣體源噴射管、爐管以及半導體製造裝置。在根據本發明的反應氣體源噴射管中，在反應氣體源噴射管的至少一部分管壁上布置了多個側壁孔，其中所述至少一部分管壁在噴射反應氣體源時被伸入爐管內。通過布置側壁孔，使得除了噴射管開口之外，氣體還可以從這些側壁孔流出，這樣可以分流氣體壓力，利用氣體邊界層，把剛開始的瞬發壓力降低；氣流的分布更加均勻，從而氣體通入的更平穩，從而沉積的膜也更均勻；所以，由於有效地緩解了氣體瞬發產生的衝力，由此避免了多晶矽噴射管內之前的累積薄膜脫落，從而防止產生薄膜內微粒。
文檔編號C23C16/455GK102191484SQ20111017653
公開日2011年9月21日 申請日期2011年6月28日 優先權日2011年6月28日
發明者王碩, 許忠義 申請人:上海宏力半導體製造有限公司