一种沉积炉管及沉积薄膜的方法
【专利摘要】本发明公开了一种沉积炉管及沉积薄膜的方法，其中沉积炉管包括：炉体、气体反应腔、通气管道、抽气泵、温度控制器和晶舟，所述通气管道贯穿于气体反应腔，且所述通气管道上有至少两个通气孔。通过本发明的方案，由于通气管道贯穿于气体反应腔，且通气管道上开有至少两个通气孔，因此，在保持炉体内温度相同的情况下，利用所述通气管道向沉积炉管输送反应气体时，保证了气体反应腔内各个区域气流的相对平衡、气体浓度的相对均衡，进而使得晶圆表面沉积的薄膜厚度相同的同时，薄膜性质是一致的，提高了产品的良率。
【专利说明】一种沉积炉管及沉积薄膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体【技术领域】，尤其涉及一种沉积炉管及沉积薄膜的方法。
【背景技术】
[0002]在半导体的制作过程中经常需要在晶圆上沉积薄膜，通常可以采用多种方法沉积薄膜，其中较常见的一种方法是化学气相沉积法，化学气相沉积是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体(如晶圆)表面，进而制得固体材料的工艺技术。
[0003]化学气相沉积制程所常用的沉积炉管的结构如图1所示，包括炉体11、气体反应腔12、位于炉口的通气管道13、位于炉尾的抽气泵14、温度控制器15和晶舟16，其中，通气管道13用于输送化学沉积反应所需的反应气体，抽气泵14用于抽取化学沉积反应产生的废气，温度控制器15用于保持气体反应腔的温度为化学反应所需的温度，晶舟16用于放置晶圆。
[0004]利用上述沉积炉管进行化学气相沉积时，反应气体通过通气管道输送至气体反应腔内，反应气体在炉口即进行反应，大部分反应气体在炉口即被消耗掉，炉中及炉尾的反应气体很少，因此，在相同的反应时间内，处于炉口的晶圆的表面上沉积的薄膜较厚，处于炉中和炉尾的晶圆的表面上沉积的薄膜较薄。
[0005]为了解决晶圆上沉积的薄膜厚度不同的问题，业界基于化学反应速率随温度升高而增大的原理，利用温度控制器15对炉体内的温度进行梯度控制，使炉口温度低、炉中温度次高及炉尾温度高，这样一来，炉口中的晶圆尽管供给的反应气体量大，但其反应速率由于温度低而变慢；炉尾的晶圆尽管供给的反应气体量小，但其反应速率由于温度高而变快，进而使得炉管中的晶圆的表面上沉积的薄膜厚度相同。
[0006]上述利用温度控制器15对炉体内的温度进行梯度控制的方法解决了沉积的薄膜厚度不同的问题，但由于沉积的薄膜是在不同的温度条件下进行的，而不同温度条件下沉积的薄膜的性质是不同的，如图2和图3所示，图2为炉口处(温度较低)的晶圆沉积的薄膜，图3为炉尾处(温度较高)的晶圆表面沉积的薄膜，图2中构成薄膜的晶粒颗粒较小，图3中构成薄膜的晶粒颗粒较大，这就意味着薄膜性质大不相同，因此，尽管晶圆的薄膜厚度一致，但不同晶圆的薄膜性质不同，将其应用在比较敏感的产品上，薄膜性质的不同可能造成产品的电参数产生偏移，严重时，会导致晶圆因无法使用而报废。
【发明内容】
[0007]本发明实施例提供了一种沉积炉管及沉积薄膜的方法，用以解决现有技术中存在的同一沉积炉管中的晶圆表面上沉积的薄膜性质不同的问题。
[0008]一种沉积炉管，包括:炉体、气体反应腔、通气管道、抽气泵、温度控制器和晶舟，所述通气管道贯穿于气体反应腔，且所述通气管道上有至少两个通气孔。
[0009]一种利用上述沉积炉管沉积薄膜的方法，所述方法包括:[0010]通过通气管道上的通气孔向气体反应腔通入反应气体；
[0011]在放置于晶舟上的晶圆表面沉积薄膜。
[0012]在本发明实施例的方案中，由于通气管道贯穿于气体反应腔，且通气管道上开有至少两个通气孔，因此，在保持炉体内温度相同的情况下，利用所述通气管道向沉积炉管输送反应气体时，保证了气体反应腔内各个区域气流的相对平衡、气体浓度的相对均衡，进而使得晶圆表面沉积的薄膜厚度相同的同时，薄膜性质是一致的，提高了产品的良率。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为【背景技术】中沉积炉管的结构示意图；
[0014]图2为置于图1所示的沉积炉管的炉口处的晶圆的表面上沉积的薄膜示意图；
[0015]图3为置于图1所示的沉积炉管的炉尾处的晶圆的表面上沉积的薄膜示意图；
[0016]图4为本发明实施例一中的沉积炉管的结构示意图；
[0017]图5为本发明实施例一中的沉积炉管的结构示意图；
[0018]图6为本发明实施例一中的沉积炉管的结构示意图；
[0019]图7为本发明实施例二中的沉积薄膜的方法示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面通过实施例对本发明的方案进行详细说明。
[0021]实施例一
[0022]如图4所示，为本发明实施例一中的沉积炉管的结构示意图，该沉积炉管用于通过化学气相沉积等方法在晶圆表面沉积薄膜(如:二氧化硅薄膜)，包括:炉体41、气体反应腔42、通气管道43、抽气泵44、温度控制器45和晶舟46，所述通气管道43贯穿于气体反应腔42，且所述通气管道43上有至少两个通气孔51。
[0023]所述通气管道43用于输送化学沉积反应所需的反应气体，抽气泵14用于抽取化学沉积反应产生的废气，温度控制器45用于保持气体反应腔内的温度为化学反应所需的温度，晶舟46位于气体反应腔42内，用于放置晶圆。
[0024]较优的，为了进一步保证通入气体反应腔42内气体是均匀的，所述通气管道上的通气孔51是等间隔分布在通气管道42上的。
[0025]较优的，考虑到提高反应气体的利用率，所述通气孔51位于所述通气管道43与晶舟46对应的位置。
[0026]较优的，所述通气管道51位于晶舟46的下方，且所述通气孔51开在通气管道的上表面，以便于反应气体通过通气孔51对着晶舟46喷射出来，这就使得晶舟内的晶圆能很快与反应气体进行化学反应，提高反应气体的利用率的同时减少了化学反应时间。
[0027]较优的，为了实现提高反应气体的利用率的同时减少了化学反应时间，所述通气管道51还可以位于晶舟46的上方，且所述通气孔开在通气管道的下表面，如图5所示，以便于反应气体通过通气孔51对着晶舟喷射出来，提高反应气体的利用率。
[0028]需要说明的是，本发明实施例一中沉积炉管中也可以同是设置两个通气管道43，如图6所示，以便于进一步加快减少反应时间及使反应气体在气体反应腔42内的浓度相同，其中一个通气管道43位于晶舟46的上方，且所述通气孔开在通气管道的下表面；另外一个通气管道43位于晶舟46的下方，且所述通气孔开在通气管道的上表面。
[0029]所述通气管道51的尾部可以是闭口结构，也可以是开口结构。
[0030]较优的，为了提高反应气体的利用率，所述通气管道51的尾部是闭口结构。此时，通气管道内的反应气体只能从其上的通气孔喷射至气体反应腔42内，尽可能的避免了通气管道内的反应气体没有参加反应就被抽气泵44作为废气排出气体反应腔42。
[0031]所述通气管道43的长度可以依据炉体41的长度来确定，通气管道43的截面直径可根据实际的需要进行确定，其上的通气孔51可根据通气管道43的截面直径来确定。
[0032]例如，通气管道的长度为70英寸左右，通气管道的截面直径为0.546英寸左右，通气孔的直径为0.052英寸左右。当然，本发明实施例并不局限于上述尺寸信息，在炉体41的体积较大时，上述各尺寸也可相应设计较大；在炉体41的体积较小时，上述各尺寸也可相应设计较小。
[0033]通过本发明实施例一的方案，由于通气管道深入气体反应腔，其上的通气孔可以同时向气体反应腔的不同区域输送反应气体，使得反应气体在气体反应腔内的反应气体浓度相对一致，一方面，在温度反应腔内温度恒定的条件下，晶圆表面沉积的薄膜厚度相同，性质相同，提高了晶圆的良率；另一方面，提高了反应气体的利用率，降低了生产成本。
[0034]实施例二
[0035]如图7所示，为利用实施例一中的沉积炉管的沉积薄膜的方法示意图，包括:
[0036]步骤101:通过通气管道上的通气`孔向气体反应腔通入反应气体。
[0037]由于实施例一中的通气管道深入了气体反应腔内部，且通气管道上有多个通气孔，保证了通入反应腔内的气流的平衡，因此，本步骤101中通入的反应气体在气体反应腔内部的浓度是比较均衡的。
[0038]步骤102:在放置于晶舟上的晶圆表面沉积薄膜。
[0039]在步骤101中保证了气体浓度均衡的情况下，温度控制器同时又保证了气体反应腔内温度相同，这就使得相同量的反应气体在气体反应腔的不同区域的反应条件相同，因此，在本步骤102中，反应腔内各个区域的晶舟上的晶圆表面上沉积的薄膜的厚度一致，性质相同。
[0040]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种沉积炉管，包括:炉体、气体反应腔、通气管道、抽气泵、温度控制器和晶舟，其特征在于，所述通气管道贯穿于气体反应腔，且所述通气管道上有至少两个通气孔。
2.如权利要求1所述的沉积炉管，其特征在于，所述通气管道上的通气孔是等间隔分布在通气管道上的。
3.如权利要求1所述的沉积炉管，其特征在于，所述通气孔位于所述通气管道与晶舟对应的位置。
4.如权利要求1所述的沉积炉管，其特征在于，所述通气管道位于晶舟的下方，且所述通气孔开在通气管道的上表面；或者，所述通气管道位于晶舟的上方，且所述通气孔开在通气管道的下表面。
5.如权利要求1所述的沉积炉管，其特征在于，所述通气管道的尾部是闭口结构。
6.如权利要求1所述的沉积炉管，其特征在于，所述通气管道的长度为70英寸，通气管道的截面直径为0.546英寸，所述通气孔的直经为0.052英寸。
7.一种利用权利要求1-6任一所述的沉积炉管沉积薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括: 通过通气管道上的通气孔向气 体反应腔通入反应气体； 在放置于晶舟上的晶圆表面沉积薄膜。
【文档编号】C23C16/455GK103451624SQ201210173738
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月30日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】陈建国, 李天贺 申请人:北大方正集团有限公司, 深圳方正微电子有限公司