CN101993079A - 一种卧式炉管及生产原位参杂多晶硅的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卧式炉管及生产原位参杂多晶硅的方法，为了解决现有技术中合成原位掺杂多晶硅时多晶硅的均匀性较差的问题，本发明公开一种用于生产原位参杂多晶硅的卧式炉管，包括：管体11和管体11包围的反应腔16，管状的气体注入器15沿管体11轴向方向伸入反应腔16中，注入器15的管壁17上开有多个小孔18，远离气体注入的一端20封闭，正是由于通过注入器15注入反应气体使得磷烷和硅烷在炉管腔体内分布均匀，改善了原位掺杂多晶硅厚度均匀性。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件生产制造领域，特别涉及一种卧式炉管及其生产原位参杂多晶硅的方法。
背景技术
原位参杂多晶硅现已被广泛的应用到IC和太阳能电池生产中。在现今的集成电路和太阳能电池制造中，原位掺杂多晶硅常用作元件的导电材料，如CMOS中栅氧的导电层，它的优点是可以通过调节PH3和SiH4的流量来满足不同电阻率的需求，原位参杂多晶硅生产过程中多晶硅沉积和参杂这两步同时进行，从而达到产品所需的要求。这种工艺具有电阻可控以及生产周期短等优点。
目前业界在6寸及6寸以下的生产线常用卧式炉管合成原位掺杂多晶硅。其工作原理是将磷烷和硅烷注入到卧式炉管的反应腔中，在反应腔中安装有用于放置原位掺杂多晶硅的舟，磷烷和硅烷注入反应腔后，进行反应合成原位掺杂多晶硅，磷烷和硅烷的反应方程如下：
2PH3→2P+3H2
SiH4→Si+2H2
在现有技术中，由于注入到反应腔中的磷烷和硅烷在反应腔内可能会出现分布不均匀的情况，这样在合成原位掺杂多晶硅时，会影响多晶硅的均匀性，从而影响到多晶硅的质量。
由上述分析，不难发现，现有技术中存在以下问题：合成原位掺杂多晶硅时多晶硅的均匀性较差。
发明内容
为了解决现有技术合成原位掺杂多晶硅时多晶硅的均匀性较差的问题，本发明实施例提供了一种用于生产原位参杂多晶硅的卧式炉管，包括管体11和管体11包围的反应腔16，管状的气体注入器15沿管体11轴向方向伸入反应腔16中，注入器15的管壁17上开有多个小孔18，远离气体注入的一端20封闭。
本发明实施例还提供一种采用卧式炉管生产原位参杂多晶硅的方法，将磷烷和硅烷通过如权利要求1所述的卧式炉管的注入器15注入到反应腔16，反应腔16中的压力为400±100mt，温度为560±20度，流经注入器15的磷烷的流量为10±5ml、硅烷流量为100±20ml；
注入腔体15的磷烷和硅烷进行反应形成原位掺杂多晶硅。
由上述本发明提供的具体实施方案可以看出，正是由于通过注入器15注入反应气体使得磷烷和硅烷在炉管腔体内分布均匀，改善了原位掺杂多晶硅厚度均匀性，将均匀度控制在3％以内，同时使得原有每次只能在3个舟上反应形成合格的原位掺杂多晶硅，现在可以在8个舟上反应形成厚度均匀性合格的原位掺杂多晶硅即均匀度控制在3％以内，因此提高了产量，进而生产同样数量的原位掺杂多晶硅，节约了磷烷和硅烷气体的用量。
附图说明
图1为本发明提供的第一实施例卧式炉管结构图；
图2为本发明提供的第一实施例卧式炉管的注入器的俯视图。
具体实施方式
为了解决现有技术中存在以下问题：合成原位掺杂多晶硅时多晶硅的均匀性较差。本发明实施例提供一种用于生产原位参杂多晶硅的卧式炉管，管体11和管体11包围的反应腔16，在管体11的炉口端12，管状的气体注入器15沿管体11轴向方向伸入反应腔16中，注入器15的管壁17上开有多个小孔18，远离气体注入的一端20封闭。由于通过注入器15注入反应气体使得磷烷和硅烷在炉管腔体内分布均匀，改善了原位掺杂多晶硅厚度均匀性，将均匀度控制在3％以内，同时使得原有每次只能在3个舟上反应形成合格的原位掺杂多晶硅，现在可以在8个舟上反应形成合格的原位掺杂多晶硅(均匀度在3％以内)，提高了产量，进而节约了磷烷和硅烷气体的用量。
本发明提供的第一实施例是一种用于生产原位参杂多晶硅的卧式炉管，如图1所示，包括：管体11和管体11包围的反应腔16，反应腔16提供用于反应气体磷烷和硅烷进行反应的空间，在管体11的炉口端12与管体11轴向垂直安装有法兰13，法兰13上开有气体注入端口14，反应气体磷烷和硅烷可通过注入端口14注入到反应腔16，管状的气体注入器15沿管体11轴向方向由管体11的炉尾端19伸入反应腔16中，反应气体磷烷和硅烷可通过注入器15注入到反应腔16，当然注入器15还可沿管体11轴向方向，由炉口端12穿过法兰13伸入反应腔16中，当通过注入端口14单独注入反应气体，即磷烷和硅烷时，每次可生产出3舟原位掺杂多晶硅厚度均匀性合格的原位掺杂多晶硅，通过注入端口14和注入器15同时注入反应气体时，每次可生产出8舟原位掺杂多晶硅厚度均匀性合格的原位掺杂多晶硅，其中注入器15如图2所示，注入器15的管壁17上开有9个小孔18，小孔18的数量为9，依次交错开在气体注入器15的管壁17两边，靠近炉尾端19的第一个出气小孔18距炉尾端19的距离为788±5毫米，相邻两个出气小孔18之间的距离为63.5±5毫米，出气小孔18的直径为1.32±0.2毫米。该注入器15，固定于舟22的底面23与管体11的内壁24之间，出气小孔18的轴线方向与底面23平行，其中舟22固定于反应腔16内。当然本实施例不具体限定小孔18的数量，其数量大于1个即可，可以是2、3、5、8、10个等，注入器15内径为6毫米，外径为10毫米，远离气体注入的一端20封闭，由于反应腔16内进行反应时需要高温高压注入器15的材料应选择耐腐蚀的材料例如高纯石英。
本发明提供的第二实施例是一种采用卧式炉管生产原位参杂多晶硅的方法，包括：通过如前述的卧式炉管的气体注入端口14，将待反应气体即磷烷和硅烷注入到反应腔16，同时，通过如前述的卧式炉管的注入器15注入到反应腔16。此时将反应腔16中的压力设为400±100mt，温度设为560±20度，对流经注入器15的磷烷的流量进行控制，将流量控制在10±5ml/分钟、硅烷流量为100±20ml/分钟，对流经注入端口14的磷烷的流量也进行控制，将流量控制在30±10ml/分钟、硅烷流量为400±100ml/分钟。在对反应气体的流量进行控制时，可根据原位参杂多晶硅工作参数的实际需求，在上述范围内调整磷烷和硅烷的流量。注入反应腔16的磷烷和硅烷进行反应形成原位掺杂多晶硅。采用本方法制造原位参杂多晶硅，可以在8个舟上反应形成的原位掺杂多晶硅在厚度均匀性上合格，将均匀度控制在3％以内。
本实施例中优选在6寸及6寸以下的生产线常用卧式炉管合成原位掺杂多晶硅。
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。
Claims (10)
1.一种用于生产原位参杂多晶硅的卧式炉管，包括：管体11和管体11包围的反应腔16，其特征在于，管状的气体注入器15沿管体11轴向方向伸入反应腔16中，注入器15的管壁17上开有多个小孔18，远离气体注入的一端20封闭。
2.如权利要求1所述的卧式炉管，其特征在于，在管体11的炉口端12，与管体11轴向垂直安装有法兰13，法兰13上开有气体注入端口14。
3.如权利要求1所述的卧式炉管，其特征在于，注入器15的管壁17上有9个出气小孔18，依次交错开在气体注入器15的管壁17两边。
4.如权利要求3所述的卧式炉管，其特征在于，注入器15由管体11的炉尾端19伸入炉管管体11的反应腔16中。
5.如权利要求4所述的卧式炉管，其特征在于，靠近炉尾端19的第一个出气小孔18距炉尾端19的距离为788±5毫米，相邻出气小孔18之间的距离为63.5±5毫米，出气小孔18的直径为1.32±0.2毫米。
6.如权利要求1所述的卧式炉管，其特征在于，注入器15内径为6毫米，外径为10毫米。
7.如权利要求1所述的卧式炉管，其特征在于，注入器15材料为高纯石英。
8.如权利要求1所述的卧式炉管，其特征在于，反应腔16内固定有放置原位参杂多晶硅21的舟22，注入器15固定于舟22的底面23与管体11的内壁24之间，出气小孔18的轴线方向与底面23平行。
9.一种采用卧式炉管生产原位参杂多晶硅的方法，其特征在于，将磷烷和硅烷通过如权利要求1所述的卧式炉管的注入器15注入到反应腔16，反应腔16中的压力为400±100mt，温度为560±20度，流经注入器15的磷烷的流量为10±5ml、硅烷流量为100±20ml；
注入反应腔16的磷烷和硅烷进行反应形成原位掺杂多晶硅。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，将磷烷和硅烷通过注入器15注入到反应腔16的同时，还通过卧式炉管的气体注入端口14注入到反应腔16，流经注入端口14的磷烷的流量为30±10ml、硅烷流量为400±100ml。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN103663457A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-03-26 | 上海华力微电子有限公司 | 多晶硅反应炉 |
| CN104928761A (zh) * | 2014-03-19 | 2015-09-23 | 新特能源股份有限公司 | 一种硅片母合金的制备方法 |
| TWI710674B (zh) * | 2019-04-10 | 2020-11-21 | 長生太陽能股份有限公司 | 爐管及多晶矽成長方法 |
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