专利名称：反应气体源喷射管、炉管以及半导体制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种用于炉管的反应气体源喷射管，以及采用了所述反应气体源喷射管的炉管和半导体制造装置。
背景技术：
炉管是一种用于半导体设备制造的工具，用于高温环境下受到严格控制的晶片加工。例如，在化学气相沉积(Chemical Vapor D印osition，简称CVD)等工艺中需要使用炉管。化学气相沉积是一种用来产生纯度高、性能好的固态材料的化学技术。半导体产业使用此技术来成长薄膜。典型的化学气相沉积制程是将晶圆(基底)暴露在一种或多种不同的前驱物下，在基底表面发生化学反应或/及化学分解来产生欲沉积的薄膜。其中，低压化学气相沉积(Low-pressure CVD, LPCVD)是一种在低压环境下的CVD制程。降低压力可以减少不必要的气相反应，以增加晶圆上薄膜的一致性。在低压化学气相沉积(LPCVD)工艺中，以例如硅烷SiH4作为反应气体源，在衬底上制备多晶硅，具体地说，硅烷在一定温度和压力下自分解产生Si和H2，Si会沉积在硅片的表面形成俗称的多晶硅(Polysilicon，简称poly)。因此，在例如低压化学气相沉积(LPCVD)工艺中，需要利用诸如石英喷射管 (quartz injector)之类的气体喷射管将诸如硅烷(SiH4)之类的反应气体源注入炉管。然而，在现有技术中，当硅烷SiH4气体注入时，由于气体瞬发产生的冲力，会引起多晶硅喷射管内之前的累积薄膜脱落，从而产生薄膜内微粒。这种薄膜内微粒是不期望产生的杂质。此外，由于炉管(反应气体源喷射管)的长度很长，如果采用一根喷射管，则会导致气流在管内的分布不均勻，从而导致厚度的不均勻，所以目前普遍采用的是三根喷射管， 以满足晶片与晶片之间的厚度均勻性规范。因此，能够提出一种可以防止薄膜内微粒并满足晶片与晶片之间的厚度均勻性规范的简单的装置结构。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可以防止薄膜内微粒并满足晶片与晶片之间的厚度均勻性规范的简单的反应气体源喷射管、炉管以及半导体制造装置。根据本发明第一方面，提供了一种反应气体源喷射管，其中，在反应气体源喷射管的至少一部分管壁上布置了多个侧壁孔，其中所述至少一部分管壁在喷射反应气体源时被伸入炉管内。优选地，在上述反应气体源喷射管中，所述多个侧壁孔布置在所述至少一部分管壁的一侧，并且在反应气体源喷射管进入炉管时，所述侧靠近炉管内管。优选地，在上述反应气体源喷射管中，所述反应气体源喷射管的与气流方向垂直的截面的截面形状为椭圆形。优选地，在上述反应气体源喷射管中，所述反应气体源喷射管的材料为碳化硅。优选地，在上述反应气体源喷射管中，所述反应气体源喷射管用于低压化学气相沉积工艺。优选地，在上述反应气体源喷射管中，所述多个侧壁孔大小一致，且以相等的间距布置在所述至少一部分管壁上。通过采用根据第一方面所述的反应气体源喷射管，通过布置侧壁孔，使得除了喷射管开口之外，气体还可以从这些侧壁孔流出，这样可以分流气体压力，利用气体边界层， 把刚开始的瞬发压力降低。换言之，气流的分布更加均勻，相当于有更多的喷嘴开口(每个侧壁孔相当于一个喷嘴开口)，从而气体通入的更平稳，从而沉积的膜也更均勻。进而，由于有效地缓解了气体瞬发产生的冲力，由此避免了多晶硅喷射管内之前的累积薄膜脱落，从而防止产生薄膜内微粒。并且，在根据第一方面所述的反应气体源喷射管中，截面形状为椭圆形或长方形的目的是为了一方面让喷射管更多的和炉管的内管相切合，另外也为了这个喷射管更少的向晶舟方向伸展，从而降低晶舟旋转过程中擦到喷射管的可能性。而且，本发明的反应气体源喷射管的材料优选地采用碳化硅SiC。碳化硅SiC的材质对于颗粒的吸附性更好，换言之，更难发生脱落(peeling)。并且，本发明的反应气体源喷射管由于没有采用石英器具，所以能够防止石英器具破裂；具体地说，石英材料比较脆容易破裂，相反，碳化硅SiC材料的则不易破裂。根据本发明第二方面，提供了一种炉管，其采用了根据第一方面所述的反应气体源喷射管。根据本发明第三方面，提供了一种半导体制造装置，其特征在于采用了根据第一方面所所述的反应气体源喷射管或采用了根据本发明第二方面所述的炉管。由于采用了根据本发明第一方面所述的反应气体源喷射管，因此，本领域技术人员可以理解的是，根据本发明第二方面的炉管以及根据本发明第三方面的半导体制造装置同样能够实现根据本发明的第一方面的反应气体源喷射管所能实现的有益技术效果。
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图1示意性地示出了根据现有技术的反应气体源喷射管的结构。图2示意性地示出了根据现有技术的反应气体源喷射管的截面形状。图3示意性地示出了根据本发明实施例的反应气体源喷射管的结构。图4示意性地示出了根据本发明实施例的反应气体源喷射管的截面形状。需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施例方式为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。图1示意性地示出了根据现有技术的反应气体源喷射管的结构。如图所示，现有技术的反应气体源喷射管包括第一部分Ll和第二部分L2。图2示意性地示出了根据现有技术的反应气体源喷射管的截面形状，如图所示，根据现有技术的反应气体源喷射管的截面形状一般为圆形。图3示意性地示出了根据本发明实施例的反应气体源喷射管的结构。同样，根据本发明实施例的反应气体源喷射管也第一部分Ll和第二部分L2。但是，与现有技术不同的是，在本发明实施例的反应气体源喷射管的第一部分Ll上布置了多个侧壁孔A。凿孔的部分(第一部分Li)应该是喷射气体时反应气体源喷射管伸入炉管的喷射管部分。 并且，优选地，如图3所示，所述多个侧壁孔A布置在所述第一部分Ll的一侧，并且在反应气体源喷射管进入炉管时，所述侧靠近炉管内管。通过布置侧壁孔，使得除了喷射管开口之外，气体还可以从这些侧壁孔流出，这样可以分流气体压力，利用气体边界层，把刚开始的瞬发压力降低。换言之，气流的分布更加均勻，相当于有更多的喷嘴开口(每个侧壁孔相当于一个喷嘴开口)，从而气体通入的更平稳，从而沉积的膜也更均勻。所以，由于有效地缓解了气体瞬发产生的冲力，由此避免了多晶硅喷射管内之前的累积薄膜脱落，从而防止产生薄膜内微粒。需要说明的是，喷射管壁上的侧壁孔的大小可以是一样大，也可以是不一样大；并且侧壁孔之间的距离可以是等距也可以是不等距；这些改进均落入本发明的保护范围内。 同样，侧壁孔的形状也可以是圆形或者是椭圆形等任何合适的形状。例如，在本发明的一个优选示例中，侧壁孔是大小一致的圆形小孔(或者椭圆形小孔)，并且它们以等距均勻分布，从而在该优选示例，可以均勻地缓解气体瞬发产生的冲力。图4示意性地示出了根据本发明实施例的反应气体源喷射管的截面形状。其中， 虚线所示出的椭圆示意性地示出了布置了所述多个侧壁孔A的一侧的位置。并且，就炉管按构造分为内管和外管而言，布置有侧壁孔的一侧布置成靠近炉管内管。此外，优选地，在上述反应气体源喷射管的一个具体示例中，所述反应气体源喷射管的与气流方向垂直的截面的截面形状为椭圆形或者长方形等拉长形状，如图4所示。截面形状为椭圆形等的目的是为了一方面让喷射管更多的和炉管的内管相切合， 另外也为了这个喷射管更少的向晶舟方向伸展，从而降低晶舟旋转过程中擦到喷射管的可能性。并且，本发明实施例的反应气体源喷射管的材料优选地采用碳化硅SiC。碳化硅 SiC的材质对于颗粒的吸附性更好，换言之，更难发生脱落。并且，本发明实施例的反应气体源喷射管由于没有采用石英器具，所以能够防止石英器具破裂；具体地说，石英材料比较脆容易破裂，相反，碳化硅SiC的则不易破裂。虽然示出了本发明的反应气体源喷射管的两端之间的夹角变得不是直角的示例， 但是本领域的技术人员可以理解的是，本发明同样适用于喷射管的两端之间的夹角为直角的结构。本领域的技术人员可以理解的是，除了硅烷(SiH4)之外，本发明同样适用于AsH3以及所有可形成掺杂及非掺杂多晶硅的反应物。在本发明的另一个实施例中，本发明还涉及采用了上述反应气体源喷射管的炉管，并且，在本发明的又一个实施例中，本发明还涉及采用了上述反应气体源喷射管或上述炉管的半导体制造装置。可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下， 都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种反应气体源喷射管，其特征在于，在反应气体源喷射管的至少一部分管壁上布置了多个侧壁孔，其中所述至少一部分管壁在喷射反应气体源时被伸入炉管内。
2.根据权利要求1所述的反应气体源喷射管，其特征在于，所述多个侧壁孔布置在所述至少一部分管壁的一侧，并且在反应气体源喷射管进入炉管时，所述侧靠近炉管内管。
3.根据权利要求1或2所述的反应气体源喷射管，其特征在于，所述反应气体源喷射管的与气流方向垂直的截面的截面形状为椭圆形或长方形。
4.根据权利要求1或2所述的反应气体源喷射管，其特征在于，所述反应气体源喷射管的材料为碳化硅。
5.根据权利要求1或2所述的反应气体源喷射管，其特征在于，所述反应气体源喷射管用于低压化学气相沉积工艺。
6.根据权利要求1或2所述的反应气体源喷射管，其特征在于，所述多个侧壁孔大小一致，且以相等的间距布置在所述至少一部分管壁上。
7.一种炉管，其特征在于采用了根据权利要求1至6之一所述的反应气体源喷射管。
8.一种半导体制造装置，其特征在于采用了根据权利要求1至6之一所述的反应气体源喷射管或采用了根据权利要求6所述的炉管。
全文摘要
本发明提供了一种反应气体源喷射管、炉管以及半导体制造装置。在根据本发明的反应气体源喷射管中，在反应气体源喷射管的至少一部分管壁上布置了多个侧壁孔，其中所述至少一部分管壁在喷射反应气体源时被伸入炉管内。通过布置侧壁孔，使得除了喷射管开口之外，气体还可以从这些侧壁孔流出，这样可以分流气体压力，利用气体边界层，把刚开始的瞬发压力降低；气流的分布更加均匀，从而气体通入的更平稳，从而沉积的膜也更均匀；所以，由于有效地缓解了气体瞬发产生的冲力，由此避免了多晶硅喷射管内之前的累积薄膜脱落，从而防止产生薄膜内微粒。
文档编号C23C16/455GK102191484SQ20111017653
公开日2011年9月21日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者王硕, 许忠义 申请人:上海宏力半导体制造有限公司