本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种炉管设备及其沉积方法。
背景技术：
在现有的半导体制造工艺中，经常包括在连续的步骤中分别沉积多种介质层的步骤。例如形成氧化硅、氮化硅、氧化硅以构成堆叠的氧氮氧(oxide-nitride-oxide，ono)结构。
在现有技术中，多种介质层是在不同的设备中分别完成的，以ono结构为例，通常采用炉管沉积技术分3步完成：底层氧化物的制备，中间层氮化层的制备以及顶层氧化物的制备。其中，在形成第一种介质层和第二种介质层之后，均需要取出晶圆并放入下一种炉管设备，以形成下一种介质层。
然而采用上述工艺，容易导致耗时高，产能低的问题，并且容易引入其他不可控的因素，比如在机台转换过程中等待时间过长，晶圆表面受到不必要的颗粒和水汽的污染，影响产品质量和良率。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是提供一种炉管设备及其沉积方法，可以在同一个炉管腔体中分时地形成多种介质层，有助于降低耗时并提高产能，提高产品质量和良率。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种炉管设备，包括：炉管腔体；用于放置晶圆的晶圆基座，位于所述炉管腔体内；多组进气管路，与所述炉管腔体连通，所述多组进气管路分时开启，每组进气管路在开启时向所述炉管腔体输入相应的一组待反应物，其中，不同组的待反应物用于生成不同类别的生成物；出气管路，与所述炉管腔体连通，所述炉管腔体内的反应后气体经由所述出气管路输出。
可选的，所述炉管设备还包括：气泵，与所述出气管路连接，用于抽出所述反应后气体，并且根据开启的进气管路在反应过程中控制所述炉管腔体内的气压。
可选的，所述出气管路包括常压出气管道以及低压出气管道，所述气泵包括常压气泵以及低压气泵；其中，所述常压出气管道与所述常压气泵连接，所述低压出气管道与所述低压气泵连接，所述常压气泵的流量低于所述低压气泵的流量。
可选的，所述炉管设备还包括：温控设备，用于根据开启的进气管路在反应过程中控制所述炉管腔体内的温度。
可选的，所述炉管设备还包括：加热器件，位于所述多组进气管路上，用于对所述待反应物进行加热以使所述待反应物呈气态。
可选的，所述多组进气管路之间相互隔离。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种炉管设备的沉积方法，包括：提供晶圆，并将所述晶圆设置于所述晶圆基座；通过第一组进气管路向所述炉管腔体输入第一组待反应物，以反应生成第一类别的生成物；在反应生成所述第一类别的生成物之后，通过第二组进气管路向所述炉管腔体输入第二组待反应物，以反应生成第二类别的生成物；其中，所述第一类别的生成物与所述第二类别的生成物不同。
可选的，在反应生成所述第一类别的生成物的过程中，控制所述炉管腔体内的气压，以使其与所述第一组待反应物的反应过程适配；在反应生成所述第二类别的生成物的过程中，控制所述炉管腔体内的气压，以使其与所述第二组待反应物的反应过程适配。
可选的，所述的炉管设备的沉积方法还包括：在反应生成所述第一类别的生成物的过程中，控制所述炉管腔体内的温度，以使其与所述第一组待反应物的反应过程适配；在反应生成所述第二类别的生成物的过程中，控制所述炉管腔体内的温度，以使其与所述第二组待反应物的反应过程适配。
可选的，所述第一类别的生成物和第二类别的生成物选自氧化硅以及氮化硅。
可选的，所述第一组待反应物和第二组待反应物选自以下一项或多项：dcs、nh3、teos、o2、sih4、n2o以及hcds。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
在本发明实施例中，提供一种炉管设备，包括：炉管腔体；用于放置晶圆的晶圆基座，位于所述炉管腔体内；多组进气管路，与所述炉管腔体连通，所述多组进气管路分时开启，每组进气管路在开启时向所述炉管腔体输入相应的一组待反应物，其中，不同组的待反应物用于生成不同类别的生成物；出气管路，与所述炉管腔体连通，所述炉管腔体内的反应后气体经由所述出气管路输出。采用上述方案，通过设置多组进气管路以及出气管路，并且多组进气管路分时开启，不同组的待反应物用于生成不同类别的生成物，从而可以在同一炉管设备中在不同的时间段生成多种生成物，也即可以在同一个炉管腔体中分时地形成多种介质层，有助于降低耗时并提高产能，提高产品质量和良率。
进一步，通过设置与所述出气管路连接的气泵，可以抽出所述反应后气体，并且根据开启的进气管路在反应过程中控制所述炉管腔体内的气压，有助于在同一炉管腔体内形成多种不同气压需求的介质层，提高该炉管设备的应用范围。
进一步，通过设置位于所述多组进气管路上的加热器件，对所述待反应物进行加热以使所述待反应物呈气态，可以提高反应均匀度，并且易于通过气泵抽出多余的待反应气体，从而避免对后续反应产生影响，有利于进一步地提高产品质量和良率。
进一步，通过设置常压出气管道以及低压出气管道，并且通过常压气泵以及低压气泵进行控制，可以在同一炉管腔体内形成常压介质层以及低压介质层，增加炉管腔体内可以分时地进行的反应类别的数目，有助于提高该炉管设备的应用范围。
附图说明
图1是本发明实施例中一种炉管设备的结构示意图；
图2是本发明实施例中另一种炉管设备的结构示意图；
图3是本发明实施例中一种炉管设备的沉积方法的流程图；
图4是本发明实施例中一种炉管设备的沉积方法中的器件的剖面结构示意图；
图5至图6是本发明实施例中另一种炉管设备的沉积方法中各步骤对应的器件的剖面结构示意图。
具体实施方式
在现有的半导体制造工艺中，经常包括在连续的步骤中分别沉积多种介质层的步骤。例如形成氧化硅、氮化硅、氧化硅以构成堆叠的氧氮氧(oxide-nitride-oxide，ono)结构。在现有技术中，多种介质层是在不同的设备中分别完成的，容易导致耗时高，产能低的问题，并且容易引入其他不可控的因素，比如在机台转换过程中等待时间过长，晶圆表面受到不必要的颗粒和水汽的污染，影响产品质量和良率。
本发明的发明人经过研究发现，在现有技术中，进气管路用于向炉管腔体输入的待反应物仅能够生成单类别的生成物，如果直接增加输入的待反应物的种类，则容易发生多种待反应物的混杂，导致生成物质量下降，甚至无法得到需要的生成物。
在本发明实施例中，提供一种炉管设备，包括：炉管腔体；用于放置晶圆的晶圆基座，位于所述炉管腔体内；多组进气管路，与所述炉管腔体连通，所述多组进气管路分时开启，每组进气管路在开启时向所述炉管腔体输入相应的一组待反应物，其中，不同组的待反应物用于生成不同类别的生成物；出气管路，与所述炉管腔体连通，所述炉管腔体内的反应后气体经由所述出气管路输出。采用上述方案，通过设置多组进气管路以及出气管路，并且多组进气管路分时开启，不同组的待反应物用于生成不同类别的生成物，从而可以在同一炉管设备中在不同的时间段生成多种生成物，也即可以在同一个炉管腔体中分时地形成多种介质层，有助于降低耗时并提高产能，提高产品质量和良率。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图1，图1是本发明实施例中一种炉管设备的结构示意图。所述炉管设备可以包括炉管腔体100、晶圆基座101、多组进气管路110以及出气管路120。
其中，所述晶圆基座101位于所述炉管腔体100内，用于放置晶圆。
所述多组进气管路110与所述炉管腔体100连通，所述多组进气管路110分时开启，每组进气管路110在开启时向所述炉管腔体100输入相应的一组待反应物，其中，不同组的待反应物用于生成不同类别的生成物。
在具体实施中，所述不同类别的生成物可以包括氧化硅(sio2)以及氮化硅(si3n4)，还可以包括其他采用炉管设备生成的介质层。
进一步地，可以采用以下一项或多项待反应物生成所述生成物：二氯氢硅(dcs)、氨气(nh3)、四乙基正硅酸盐(tetraethylortho-silicate，teos)、氧气(o2)、甲硅烷(sih4)、笑气(n2o，又称为一氧化二氮)以及六氯乙硅烷(hcds)。
更具体而言，可以采用teos分解形成氧化硅，采用dcs与nh3反应形成氮化硅，还可以采用氧气与硅层反应形成氧化硅等。
在本发明实施例中，通过设置多组进气管路110分时开启，可以避免不适当的待反应物进入炉管腔体100并产生影响，有利于提高产品质量和良率。
进一步地，所述多组进气管路110之间相互隔离。具体而言，各组进气管路110单独地连通至炉管腔体100，在连通至炉管腔体100之前，各个进气管路110之间彼此隔绝，并不连通。
在本发明实施例中，通过设置多组进气管路110之间为相互隔离状态，有助于避免输入至炉管腔体100的待反应物之间发生混杂，从而提高生成物的质量。
所述出气管路120与所述炉管腔体100连通，所述炉管腔体100内的反应后气体经由所述出气管路120输出。在本发明实施例中，生成前一种生成物后，及时通过出气管路120输出反应后气体，有助于优化所述炉管腔体100内的环境质量，避免前一轮反应后的气体对后续反应产生影响，有利于提高产品质量和良率。
在本发明实施例中，通过设置多组进气管路110以及出气管路120，并且多组进气管路110分时开启，不同组的待反应物用于生成不同类别的生成物，从而可以在同一炉管设备中在不同的时间段生成多种生成物，也即可以在同一个炉管腔体100中分时地形成多种介质层，有助于降低耗时并提高产能，提高产品质量和良率。
进一步地，还可以设置多组进气管路110以及出气管路120分别位于所述炉管腔体100的一侧以及另一侧。进一步而言，多组进气管路110以及出气管路120可以在两侧呈对角线设置，例如设置多组进气管路110在所述炉管腔体100的左上侧，设置出气管路120在所述炉管腔体100的右下侧，或者设置多组进气管路110在所述炉管腔体100的左下侧，设置出气管路120在所述炉管腔体100的右上侧等，以增多待反应物在炉管腔体100内的反应时长，使待反应物得到更充分的反应，降低反应成本，提高反应质量。
参照图2，图2是本发明实施例中另一种炉管设备的结构示意图。所述另一种炉管设备不仅可以包括炉管腔体100、晶圆基座101、多组进气管路110以及出气管路120，还可以包括气泵130，例如包括常压气泵131以及低压气泵132。
具体地，所述气泵130可以与所述出气管路120连接，用于抽出所述反应后气体，并且根据开启的进气管路110在反应过程中控制所述炉管腔体100内的气压
在本发明实施例中，通过设置与所述出气管路120连接的气泵130，可以抽出所述反应后气体，并且控制所述炉管腔体100内的气压，有助于在同一炉管腔体100内形成多种不同气压需求的介质层，提高该炉管设备的应用范围。
进一步地，所述出气管路120可以包括常压出气管道121以及低压出气管道122，所述气泵130可以包括常压气泵131以及低压气泵132，其中，所述常压出气管道121与所述常压气泵131连接，所述低压出气管道122与所述低压气泵132连接，所述常压气泵131的流量低于所述低压气泵132的流量。
需要指出的是，在具体实施中，所述常压气泵可以采用集中式压缩机或外接的独立压缩机，以实现常压出气。
具体地，可以根据常压出气管道121以及常压气泵131，在炉管腔体100内形成常压介质层，例如下述反应需要在常压环境下进行：
o2+si→sio2；
还可以根据低压出气管道122以及低压气泵132，在炉管腔体100内形成低压介质层，例如下述反应需要在低压环境下进行：
teos→sio2+反应副产物；
dcs+nh3→si3n4+反应副产物。
在本发明实施例中，可以在同一炉管腔体100内形成常压介质层以及低压介质层，有助于增加炉管腔体内可以分时地进行的反应类别的数目，提高该炉管设备的应用范围。
在具体实施中，所述炉管设备还可以包括温控设备(图未示)，所述温控设备可以用于根据开启的进气管路110在反应过程中控制所述炉管腔体100内的温度。
例如下述反应需要在较高的温度下进行，如850摄氏度至950摄氏度：
o2+si→sio2；
而下述反应需要在较低的温度下进行，如650摄氏度至750摄氏度：
dcs+nh3→si3n4+反应副产物。
在本发明实施例中，通过设置温控设备，对所述炉管腔体100内的温度进行控制，可以在同一炉管腔体100内形成不同温度下反应形成的介质层，有助于增加炉管腔体内可以分时地进行的反应类别的数目，提高该炉管设备的应用范围。
进一步地，所述炉管设备还可以包括加热器件140，所述加热器件140可以位于所述多组进气管路110上，用于对所述待反应物进行加热以使所述待反应物呈气态。
在本发明实施例中，通过设置位于所述多组进气管路110上的加热器件140，对所述待反应物进行加热以使所述待反应物呈气态，可以提高反应均匀度，并且易于通过气泵130抽出多余的待反应气体，从而避免对后续反应产生影响，有利于进一步地提高产品质量和良率。
参照图3，图3是本发明实施例中一种炉管设备的沉积方法的流程图。所述炉管设备的沉积方法可以包括步骤s11至步骤s13：
步骤s11：提供晶圆，并将所述晶圆设置于所述晶圆基座；
步骤s12：通过第一组进气管路向所述炉管腔体输入第一组待反应物，以反应生成第一类别的生成物；
步骤s13:在反应生成所述第一类别的生成物之后，通过第二组进气管路向所述炉管腔体输入第二组待反应物，以反应生成第二类别的生成物，其中，所述第一类别的生成物与所述第二类别的生成物不同。
下面结合图4至图6对上述各个步骤进行说明。
图4是本发明实施例中一种炉管设备的沉积方法中的器件的剖面结构示意图。
如图4所示，提供晶圆200，所述晶圆200上具有衬垫(pad)结构210，所述晶圆200设置于所述晶圆基座。
进一步，通过第一组进气管路向所述炉管腔体输入第一组待反应物，以反应生成第一类别的生成物，具体地，可以为衬垫氧化层(padoxide)220。
更具体地，所述衬垫氧化层220可以是通过下述反应生成的：
o2+si→sio2；
其中，在反应生成所述衬垫氧化层220的过程中，控制所述炉管腔体内的气压，以使其与所述第一组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的气压为常压。
在反应生成所述衬垫氧化层220的过程中，控制所述炉管腔体内的温度，以使其与所述第一组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的温度为850摄氏度至950摄氏度，例如为900摄氏度。
进一步，在反应生成所述衬垫氧化层220之后，通过第二组进气管路向所述炉管腔体输入第二组待反应物，以反应生成第二类别的生成物，具体地，所述第一类别的生成物与所述第二类别的生成物不同，所述第二类别的生成物可以为衬垫氮化物(padsiliconnitride)230。
更具体地，所述衬垫氮化物230可以是通过下述反应生成的：
dcs+nh3→si3n4+反应副产物；
其中，在反应生成所述衬垫氮化物230的过程中，控制所述炉管腔体内的气压，以使其与所述第二组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的气压为低压。
需要指出的是，还可以在反应生成所述衬垫氮化物230之前，控制所述炉管腔体内的气压至适当的气压，并在反应生成所述衬垫氮化物230的过程中，持续保持所述炉管腔体内的气压，从而提高反应生成所述衬垫氮化物230的质量。
在反应生成所述衬垫氮化物230的过程中，控制所述炉管腔体内的温度，以使其与所述第二组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的温度为650摄氏度至750摄氏度，例如为700摄氏度。
需要指出的是，还可以在反应生成所述衬垫氮化物230之前，控制所述炉管腔体内的温度至适当的温度，并在反应生成所述衬垫氮化物230的过程中，持续保持所述炉管腔体内的温度，从而提高反应生成所述衬垫氮化物230的质量。
图5至图6是本发明实施例中另一种炉管设备的沉积方法中各步骤对应的器件的剖面结构示意图。
参照图5，提供晶圆300，并将所述晶圆300设置于所述晶圆基座。
进一步，通过第一组进气管路向所述炉管腔体输入第一组待反应物，以反应生成第一类别的生成物，具体地，可以为栅氧化层(gateoxide)320。
更具体地，所述栅氧化层320可以是通过下述反应生成的：
o2+si→sio2；
其中，在反应生成栅氧化层320的过程中，控制所述炉管腔体内的气压，以使其与所述第一组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的气压为常压。
在反应生成所述栅氧化层320的过程中，控制所述炉管腔体内的温度，以使其与所述第一组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的温度为850摄氏度至950摄氏度，例如为900摄氏度。
进一步，在反应生成所述栅氧化层320之后，通过第二组进气管路向所述炉管腔体输入第二组待反应物，以反应生成第二类别的生成物，具体地，所述第一类别的生成物与所述第二类别的生成物不同，所述第二类别的生成物可以为多晶硅(poly)层，进而对所述多晶硅层进行刻蚀，以得到栅极330。
更具体地，所述多晶硅层可以是通过下述反应生成的：
sih4→si+反应副产物；
其中，在反应生成所述多晶硅层的过程中，控制所述炉管腔体内的气压，以使其与所述第二组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的气压为低压。
在反应生成所述多晶硅层的过程中，控制所述炉管腔体内的温度，以使其与所述第二组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的温度为550摄氏度至650摄氏度，例如为600摄氏度。
在具体实施中，在图5形成的多晶硅层的基础上，对所述多晶硅层进行刻蚀，以得到栅极330，然后通过本发明实施例中的炉管设备的沉积方法，形成围绕栅极330的氧氮氧(oxide-nitride-oxide，ono)结构。
参照图6，通过第一组进气管路向所述炉管腔体输入第一组待反应物，以反应生成第一类别的生成物，具体地，可以为底层氧化层(polyre-oxide)331。
更具体地，所述底层氧化层331可以是通过下述反应生成的：
n2o+sih4→sio2+反应副产物；
其中，在反应生成底层氧化层331的过程中，控制所述炉管腔体内的气压，以使其与所述第一组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的气压为低压。
在反应生成所述底层氧化层331的过程中，控制所述炉管腔体内的温度，以使其与所述第一组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的温度为650摄氏度至750摄氏度，例如为700摄氏度。
进一步，在反应生成所述底层氧化层331之后，通过第二组进气管路向所述炉管腔体输入第二组待反应物，以反应生成第二类别的生成物，具体地，所述第一类别的生成物与所述第二类别的生成物不同，所述第二类别的生成物可以为中间层氮化层332。
更具体地，所述中间层氮化层332可以是通过下述反应生成的：
dcs+nh3→si3n4+反应副产物；
其中，在反应生成所述中间层氮化层332的过程中，控制所述炉管腔体内的气压，以使其与所述第二组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的气压为低压。
在反应生成所述中间层氮化层332的过程中，控制所述炉管腔体内的温度，以使其与所述第二组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的温度为650摄氏度至750摄氏度，例如为700摄氏度。
需要指出的是，所述中间层氮化层332还可以是通过下述反应生成的：
hcds+nh3→si3n4+反应副产物；
其中，在反应生成所述中间层氮化层332的过程中，控制所述炉管腔体内的气压，以使其与所述第二组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的气压为低压。
在反应生成所述中间层氮化层332的过程中，控制所述炉管腔体内的温度，以使其与所述第二组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的温度为450摄氏度至550摄氏度，例如为500摄氏度。
进一步，在反应生成所述中间层氮化层332之后，通过第二组进气管路向所述炉管腔体输入第三组待反应物，以反应生成第三类别的生成物，具体地，所述第三类别的生成物与所述第二类别的生成物不同，所述第三类别的生成物可以为顶层氧化物333。
更具体地，所述顶层氧化物333可以是通过下述反应生成的：
teos→sio2+反应副产物；
其中，在反应生成所述顶层氧化物333的过程中，控制所述炉管腔体内的气压，以使其与所述第二组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的气压为低压。
在反应生成所述顶层氧化物333的过程中，控制所述炉管腔体内的温度，以使其与所述第二组待反应物的反应过程适配，优选地，可以控制所述炉管腔体内的温度为550摄氏度至650摄氏度，例如为600摄氏度。
在具体实施中，有关图5至图6的更多详细内容请参照图4中的描述进行执行，此处不再赘述。
在具体实施中，所述第一类别的生成物和第二类别的生成物可以选自氧化硅(sio2)以及氮化硅(si3n4)，还可以包括其他采用炉管设备生成的介质层。
进一步地，所述第一组待反应物和第二组待反应物可以选自以下一项或多项：dcs、nh3、teos、o2、sih4、n2o以及hcds。
需要指出的是，图4至图6示出了多种生成物及其生成方式，而在本发明实施例中，并不限制每种生成物的生成方式，也即对生成氧化物、氮化物的具体反应方式不作限制。
在本发明实施例中，通过设置多组进气管路以及出气管路，并且多组进气管路分时开启，不同组的待反应物用于生成不同类别的生成物，从而可以在同一炉管设备中在不同的时间段生成多种生成物，也即可以在同一个炉管腔体中分时地形成多种介质层，有助于降低耗时并提高产能，提高产品质量和良率。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。