CN104576330B - 改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的方法和结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的方法，采用炉管生长，磷烷通过3路喷嘴管路通入，3路喷嘴管路的顶端分别设置在晶舟的底部、中部和顶部；第一路喷嘴管路的顶部喷气；第二和三路喷嘴管路设置多个间隔排列的侧向出气孔；从底端到顶端的方向上，各管路的各侧向出气孔的孔径逐渐变大，且通过测试晶舟的各固定监控位置处的监控硅片的磷浓度来调节各侧向出气孔的孔径大小；通过测试沿整个晶舟位置的磷浓度曲线来调节各侧向出气孔的位置。本发明还公开了一种改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的结构。本发明能提高硅片间磷浓度均匀性，能降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的方法，本发明还涉及一种改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的结构。
背景技术
掺杂多晶硅/非晶硅即多晶硅或非晶硅工艺的磷浓度直接影响到产品的栅极电阻(Rg)参数，是非常关键和需要管控的工艺参数。现有多晶硅或非晶硅一般采用炉管工艺进行生长并同时进行掺杂。在多晶硅或非晶硅生长过程中一般采用硅烷作为硅源、采用磷烷作为磷的掺杂源，由于炉管工艺的设备设置及工艺反应时磷烷气体耗尽相对硅烷来得早，这样当磷烷都从炉管的底部通入时，磷烷有可能没有到达炉管的顶部就会被消耗掉。所以为了使得炉管底部和顶部之间的所有区域的硅片上形成的多晶硅或非晶硅的硅片间磷浓度的均匀性，磷烷通过3路喷嘴管路通入到所述炉管的腔体中，3路喷嘴管路分别为底端(BTM)喷嘴管路、中间(CTR)喷嘴管路和顶端(TOP)喷嘴管路，如现有东京电子(TEL)的Alpha-8S和Alpha-8SE系列的LPCVD炉管，就是采用BTM加CTR和TOP三路喷嘴管路来实现磷烷的供气，其中CTR和TOP喷嘴管路能够分别对中部和顶部磷烷源进行补偿。如图1所示，现有炉管的结构示意图；在所述炉管101的腔体中设置有晶舟(boat)102，晶舟102放置在保温桶103上，所述晶舟102用于放置用于生长多晶硅或非晶硅的硅片，磷掺杂采用磷烷作为气源，所述磷烷通过3路喷嘴管路通入到所述炉管的腔体中，第一路喷嘴管路即BTM喷嘴管路104的顶端设置在所述晶舟102的底部，喷嘴104a设置在BTM喷嘴管路104的顶部，顶部的箭头表示从喷嘴104a中喷出的磷烷。第二路喷嘴管路即CTR喷嘴管路105的顶端设置在所述晶舟102的中部，喷嘴105a设置在CTR喷嘴管路105的顶部，顶部的箭头表示从喷嘴105a中喷出的磷烷。第三路喷嘴管路即TOP喷嘴管路106的顶端设置在所述晶舟102的顶部，喷嘴106a设置在TOP喷嘴管路106的顶部，顶部的箭头表示从喷嘴106a中喷出的磷烷。所述3路喷嘴管路的底端为气源端。所用气三路喷嘴管路均为单孔向上出气型。
如图2所示，是如图1所示的现有炉管生长的多晶硅或非晶硅的磷浓度曲线；其中横坐标表示硅片处于所述晶舟102中的位置，TOP为顶端，BTM为底端，CTR为中间位置，T/C为顶端和中间位置之间的区域，B/C为底端和中间位置的区域。图2中共有4条曲线，四条曲线对应的工艺条件仅硅烷流量不同，其它条件都相同，其中温度都为580℃；曲线107的硅烷流量为800sccm、曲线108的硅烷流量为1200sccm、曲线109的硅烷流量为1600sccm、曲线110的硅烷流量为2000sccm。可以看出四条曲线都呈W分布，分布很不均匀。
另外，如图5所示，图5中的曲线208和曲线210也都是采用现有炉管生长的多晶硅或非晶硅的磷浓度曲线，曲线208和210工艺条件仅温度不同，其它条件都相同，其中硅烷流量都为800sccm，曲线208的温度为538℃，曲线210的温度为580℃。可以看出，曲线208和210都呈W分布，且随着工艺温度的升高，磷浓度W型会呈现放大的趋势。
另外，从图2中可以看出，提高硅烷流量能够改善磷浓度均一性。所以现有技术中，为了保证整个晶舟上的产品或整批产品磷浓度仍旧在产品需求范围内，一般的做法是大幅提高反应气体硅烷的流量，但此做法会产生颗粒多发及成本(cost)变高等生产问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的方法，能提高硅片间磷浓度均匀性，能降低生产成本。为此，本发明还提供一种改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的结构。
为解决上述技术问题，本发明提供的改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的方法采用炉管进行多晶硅或非晶硅生长并同时进行磷掺杂，在所述炉管的腔体中设置有晶舟，所述晶舟用于放置用于生长多晶硅或非晶硅的硅片，磷掺杂采用磷烷作为气源，所述磷烷通过3路喷嘴管路通入到所述炉管的腔体中，第一路喷嘴管路的顶端设置在所述晶舟的底部，第二路喷嘴管路的顶端设置在所述晶舟的中部，第三路喷嘴管路的顶端设置在所述晶舟的顶部；所述3路喷嘴管路的底端为气源端。
所述第一路喷嘴管路的顶部设置喷气的顶部出气孔。
所述第二路喷嘴管路的顶部密封，在所述第一路喷嘴管路的顶部到所述第二路喷嘴管路的顶部之间所述第二路喷嘴管路的侧壁上设置有多个间隔排列的侧向出气孔。
所述第三路喷嘴管路的顶部密封，在所述第二路喷嘴管路的顶部到所述第三路喷嘴管路的顶部之间所述第三路喷嘴管路的侧壁上设置有多个间隔排列的侧向出气孔。
所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的孔径的大小以及位置采用如下步骤得到：
步骤一、从底端到顶端的方向上，所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的孔径设置为逐渐变大；所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的间距设置为相等。
步骤二、在所述晶舟的固定监控位置上放置监控硅片，所述固定监控位置包括5个或7个，各所述固定监控位置在所述晶舟中呈等间距均匀分布；在所述监控硅片上生长磷掺杂多晶硅或非晶硅，对各所述监控硅片的磷浓度进行测量，根据测量的磷浓度调整各所述侧向出气孔的大小，使得各所述固定监控位置处对应的磷浓度差异变小，各所述固定监控位置处对应的磷浓度差异最小值为0。
步骤三、从底部到顶部在所述晶舟中等间距放置多片所述监控硅片，在所述监控硅片上生长磷掺杂多晶硅或非晶硅，对各所述监控硅片的磷浓度进行测量，根据测量值制作磷浓度曲线，所述磷浓度曲线的横坐标为所述晶舟的位置。
步骤四、根据所述磷浓度曲线调整所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的位置，使得所述磷浓度曲线均匀性更高。
进一步改进是，所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的所述侧向出气孔的个数为3个。
进一步改进是，所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的孔径为0.8毫米～3毫米。
为解决上述技术问题，本发明提供的改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的结构采用炉管进行多晶硅或非晶硅生长并同时进行磷掺杂，在所述炉管的腔体中设置有晶舟，所述晶舟用于放置用于生长多晶硅或非晶硅的硅片，磷掺杂采用磷烷作为气源，所述磷烷通过3路喷嘴管路通入到所述炉管的腔体中，第一路喷嘴管路的顶端设置在所述晶舟的底部，第二路喷嘴管路的顶端设置在所述晶舟的中部，第三路喷嘴管路的顶端设置在所述晶舟的顶部；所述3路喷嘴管路的底端为气源端。
所述第一路喷嘴管路的顶部设置喷气的出气孔。
所述第二路喷嘴管路的顶部密封，在所述第一路喷嘴管路的顶部到所述第二路喷嘴管路的顶部之间所述第二路喷嘴管路的侧壁上设置有多个间隔排列的侧向出气孔。
所述第三路喷嘴管路的顶部密封，在所述第二路喷嘴管路的顶部到所述第三路喷嘴管路的顶部之间所述第三路喷嘴管路的侧壁上设置有多个间隔排列的侧向出气孔。
从底端到顶端的方向上，所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔用于在对应位置补偿磷烷且通过调整各所述侧向出气孔孔径大小使得所述晶舟的各位置处对应的磷浓度差异变小，各位置处对应的磷浓度差异最小值为0。
所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的位置设置满足使所述磷浓度曲线均匀性得到优化，所述磷浓度曲线为多晶硅或非晶硅的磷浓度随所述晶舟的位置的变化曲线。
进一步改进是，所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的孔径的大小以及位置采用如下步骤得到：
步骤一、从底端到顶端的方向上，所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的孔径设置为逐渐变大；所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的间距设置为相等。
步骤二、在所述晶舟的固定监控位置上放置监控硅片，所述固定监控位置包括5个或7个，各所述固定监控位置在所述晶舟中呈等间距均匀分布；在所述监控硅片上生长磷掺杂多晶硅或非晶硅，对各所述监控硅片的磷浓度进行测量，根据测量的磷浓度调整各所述侧向出气孔的大小，使得各所述固定监控位置处对应的磷浓度差异变小，各所述固定监控位置处对应的磷浓度差异最小值为0。
步骤三、从底部到顶部在所述晶舟中等间距放置多片所述监控硅片，在所述监控硅片上生长磷掺杂多晶硅或非晶硅，对各所述监控硅片的磷浓度进行测量，根据测量值制作磷浓度曲线，所述磷浓度曲线的横坐标为所述晶舟的位置。
步骤四、根据所述磷浓度曲线调整所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的位置，使得所述磷浓度曲线均匀性更高。
进一步的改进是，所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的所述侧向出气孔的个数为3个。
进一步的改进是，所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的孔径为0.8毫米～3毫米。
进一步的改进是，所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路都包括长臂部分、短臂部分，所述长臂部分延伸进入到所述炉管的腔体中，所述短臂部分位于所述长臂部分的底部并和所述长臂部分垂直，所述短臂部分和气源相连。
所述短臂部分包括第一部分、第二部分和第三部分，所述第一部分为圆柱体形状，所述第二部分为圆锥体形状，所述第三部分为一转角结构；所述第一部分的直径大于所述第三部分的直径，所述第三部分的直径等于所述长臂部分的直径；所述第二部分用于将所述第一部分连接到所述第三部分，从所述第二部分和所述第一部分相连接处到所述第二部分和所述第三部分相连接处，所述第三部分的直径从所述第一部分的直径逐渐减少到所述第三部分的直径；所述第三部分和所述长臂部分相连接。
进一步的改进是，所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的所述侧向出气孔的个数为3个，定义第一孔为每路喷嘴管路中靠近顶端的所述侧向出气孔、第二孔为位于中间位置的所述侧向出气孔、第三孔为靠近底端的所述侧向出气孔。
所述第二路喷嘴管路的所述长臂部分的长度为690毫米～760毫米，所述第三路喷嘴管路的所述长臂部分的长度为1125毫米～1205毫米。
所述第二路喷嘴管路的第一孔和顶端的距离为5毫米～40毫米；所述第三路喷嘴管路的第一孔和顶端的距离为5毫米～40毫米。
所述第二路喷嘴管路的第一孔和第二孔的间距为50毫米～150毫米；所述第三路喷嘴管路的第一孔和第二孔的间距为120毫米～220毫米。
所述第二路喷嘴管路的第二孔和第三孔的间距为120毫米～220毫米；所述第三路喷嘴管路的第二孔和第三孔的间距为120毫米～175毫米。
所述第二路喷嘴管路的第三孔和底端的距离为430毫米～480毫米；所述第三路喷嘴管路的第三孔和底端的距离为810毫米～880毫米。
所述第二路喷嘴管路的第一孔的孔径为1.5毫米～3毫米；所述第三路喷嘴管路的第一孔的孔径为2毫米～3毫米。
所述第二路喷嘴管路的第二孔的孔径为1.5毫米～3毫米；所述第三路喷嘴管路的第一孔的孔径为0.8毫米～2毫米。
所述第二路喷嘴管路的第三孔的孔径为0.8毫米～1.5毫米；所述第三路喷嘴管路的第一孔的孔径为0.8毫米～1.5毫米。
进一步的改进是，所述第二路喷嘴管路的长臂部分直径为5.4毫米～6.6毫米，管壁厚度为0.9毫米～1.1毫米；所述第三路喷嘴管路的长臂部分直径为5.4毫米～6.6毫米，管壁厚度为0.9毫米～1.1毫米。
所述第二路喷嘴管路的短臂部分总长度为72毫米～88毫米、第一部分的长度为54毫米～66毫米、第二部分的长度为7.2毫米～8.8毫米、第三部分的转角半径为4.4毫米～5.5毫米。
所述第三路喷嘴管路的短臂部分总长度为72毫米～88毫米、第一部分的长度为54毫米～66毫米、第二部分的长度为7.2毫米～8.8毫米、第三部分的转角半径为4.4毫米～5.5毫米。
所述第二路喷嘴管路的短臂部分第一部分的直径为8.6毫米～10.4毫米、管壁厚度为1.2毫米～1.4毫米；所述第三路喷嘴管路的短臂部分第一部分的直径为8.6毫米～10.4毫米、管壁厚度为1.2毫米～1.4毫米。
本发明通过将炉管中供应磷烷的3路喷嘴管路中的第二路喷嘴管路即中间喷嘴管路和第三路喷嘴管路即顶端喷嘴管路的喷气方式从单口向上出气更改为多个侧向出气孔出气，且通过对侧向出气孔的孔径大小以及位置进行设置调整，能够避免现有技术中的磷浓度曲线的W分布情形，使得各位置的磷浓度分布均匀，从而能提高硅片间磷浓度均匀性；磷浓度均匀后，采用较小流量的反应气体即硅烷就能使各位置处的磷浓度位于产品需求的范围，而现有技术中为了保证W分布的磷浓度能达到要求必须增加反应气体即硅烷的流量，所以本发明相对于现有技术能够减少反应气体流量，从而能降低生产成本、还能减少由于反应气体流量增加而带来的颗粒多发的问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有炉管的结构示意图；
图2是现有炉管生长的多晶硅或非晶硅的磷浓度曲线；
图3是本发明实施例的炉管的结构示意图；
图4是本发明实施例的第二或第三路喷嘴管路的示意图；
图5是本发明实施例的炉管和现有炉管生长的多晶硅或非晶硅的磷浓度曲线对比图。
具体实施方式
如图3所示，是本发明实施例的炉管201的结构示意图；本发明实施例改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的方法采用炉管201进行多晶硅或非晶硅生长并同时进行磷掺杂，在所述炉管201的腔体中设置有晶舟202，晶舟202放置在保温桶203上。所述晶舟202用于放置用于生长多晶硅或非晶硅的硅片，磷掺杂采用磷烷作为气源，所述磷烷通过3路喷嘴管路通入到所述炉管201的腔体中，第一路喷嘴管路204的顶端设置在所述晶舟202的底部，第二路喷嘴管路205的顶端设置在所述晶舟202的中部，第三路喷嘴管路206的顶端设置在所述晶舟202的顶部；所述3路喷嘴管路的底端为气源端。
所述第一路喷嘴管路204的顶部设置喷气的顶部出气孔204a，顶部出气孔204a处的箭头表示喷气。
所述第二路喷嘴管路205的顶部密封，在所述第一路喷嘴管路204的顶部到所述第二路喷嘴管路205的顶部之间所述第二路喷嘴管路205的侧壁上设置有多个间隔排列的侧向出气孔，该侧向出气孔的位置用虚线框207a标出；较佳为，所述侧向出气孔的个数为3个。
所述第三路喷嘴管路206的顶部密封，在所述第二路喷嘴管路205的顶部到所述第三路喷嘴管路206的顶部之间所述第三路喷嘴管路206的侧壁上设置有多个间隔排列的侧向出气孔，该侧向出气孔的位置用虚线框207b标出；较佳为，所述侧向出气孔的个数为3个。各所述侧向出气孔处的箭头表示喷气。
所述第二路喷嘴管路205和所述第三路喷嘴管路206的各所述侧向出气孔的孔径的大小以及位置采用如下步骤得到：
步骤一、从底端到顶端的方向上，所述第二路喷嘴管路205和所述第三路喷嘴管路206中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的孔径设置为逐渐变大；所述第二路喷嘴管路205和所述第三路喷嘴管路206中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的间距设置为相等。
步骤二、在所述晶舟202的固定监控位置上放置监控硅片，所述固定监控位置包括5个或7个，各所述固定监控位置在所述晶舟中呈等间距均匀分布，即步骤二中共放置有5片或7片所述监控硅片；在所述监控硅片上生长磷掺杂多晶硅或非晶硅，对各所述监控硅片的磷浓度进行测量，根据测量的磷浓度调整各所述侧向出气孔的大小，使得各所述固定监控位置处对应的磷浓度差异变小，各所述固定监控位置处对应的磷浓度差异最小值为0；各所述固定监控位置处对应的磷浓度需要满足工艺要求。较佳为，各所述侧向出气孔的孔径还要求为0.8毫米～3毫米，小于0.8毫米容易堵塞出气孔，而大于3毫米则容易致使喷嘴强度降低而使管路破裂。
步骤三、从底部到顶部在所述晶舟202中等间距放置多片(如25片)所述监控硅片，在所述监控硅片上生长磷掺杂多晶硅或非晶硅，对各所述监控硅片的磷浓度进行测量，根据测量值制作磷浓度曲线，所述磷浓度曲线的横坐标为所述晶舟202的位置。
步骤四、根据所述磷浓度曲线调整所述第二路喷嘴管路205和所述第三路喷嘴管路206中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的位置，使得所述磷浓度曲线均匀性更高。
本发明实施例改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的结构中采用炉管201进行多晶硅或非晶硅生长并同时进行磷掺杂，在所述炉管201的腔体中设置有晶舟202，所述晶舟202用于放置用于生长多晶硅或非晶硅的硅片，磷掺杂采用磷烷作为气源，所述磷烷通过3路喷嘴管路通入到所述炉管201的腔体中，第一路喷嘴管路204的顶端设置在所述晶舟202的底部，第二路喷嘴管路205的顶端设置在所述晶舟202的中部，第三路喷嘴管路206的顶端设置在所述晶舟202的顶部；所述3路喷嘴管路的底端为气源端。
所述第一路喷嘴管路204的顶部设置喷气的喷嘴。顶部出气孔204a处的箭头表示喷气。
所述第二路喷嘴管路205的顶部密封，在所述第一路喷嘴管路204的顶部到所述第二路喷嘴管路205的顶部之间所述第二路喷嘴管路205的侧壁上设置有多个间隔排列的侧向出气孔；较佳为，所述侧向出气孔的个数为3个。
所述第三路喷嘴管路206的顶部密封，在所述第二路喷嘴管路205的顶部到所述第三路喷嘴管路206的顶部之间所述第三路喷嘴管路206的侧壁上设置有多个间隔排列的侧向出气孔；较佳为，所述侧向出气孔的个数为3个。各所述侧向出气孔处的箭头表示喷气。
从底端到顶端的方向上，所述第二路喷嘴管路205和所述第三路喷嘴管路206中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔用于在对应位置补偿磷烷且通过调整各所述侧向出气孔孔径大小使得所述晶舟的各位置处对应的磷浓度差异变小，各位置处对应的磷浓度差异最小值为0；各所述位置处对应的磷浓度则需要满足工艺要求。较佳为，各所述侧向出气孔的孔径还要求为0.8毫米～3毫米，小于0.8毫米容易堵塞出气孔，而大于3毫米则容易致使喷嘴强度降低而使管路破裂。
所述第二路喷嘴管路205和所述第三路喷嘴管路206中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的位置设置满足使所述磷浓度曲线均匀性得到优化，所述磷浓度曲线为多晶硅或非晶硅的磷浓度随所述晶舟202的位置的变化曲线。
较佳为，所述第二路喷嘴管路205和所述第三路喷嘴管路206的各所述侧向出气孔的孔径的大小以及位置采用如下步骤得到：
步骤一、从底端到顶端的方向上，所述第二路喷嘴管路205和所述第三路喷嘴管路206中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的孔径设置为逐渐变大；所述第二路喷嘴管路205和所述第三路喷嘴管路206中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的间距设置为相等。
步骤二、在所述晶舟202的固定监控位置上放置监控硅片，所述固定监控位置包括5个或7个，各所述固定监控位置在所述晶舟中呈等间距均匀分布，即步骤二中共放置有5片或7片所述监控硅片；在所述监控硅片上生长磷掺杂多晶硅或非晶硅，对各所述监控硅片的磷浓度进行测量，根据测量的磷浓度调整各所述侧向出气孔的大小，使得各所述固定监控位置处对应的磷浓度差异变小，各所述固定监控位置处对应的磷浓度差异最小值为0；各所述固定监控位置处对应的磷浓度则需要满足工艺要求。
步骤三、从底部到顶部在所述晶舟202中等间距放置多片(如25片)所述监控硅片，在所述监控硅片上生长磷掺杂多晶硅或非晶硅，对各所述监控硅片的磷浓度进行测量，根据测量值制作磷浓度曲线，所述磷浓度曲线的横坐标为所述晶舟202的位置。
步骤四、根据所述磷浓度曲线调整所述第二路喷嘴管路205和所述第三路喷嘴管路206中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的位置，使得所述磷浓度曲线均匀性更高。
如图4所示，是本发明实施例的第二或第三路喷嘴管路的示意图。所述第二路喷嘴管路205和所述第三路喷嘴管路206中的每路喷嘴管路都包括长臂部分1、短臂部分10，所述长臂部分1延伸进入到所述炉管201的腔体中，所述短臂部分10位于所述长臂部分1的底部并和所述长臂部分1垂直，所述短臂部分10和气源相连。
所述短臂部分10包括第一部分11、第二部分12和第三部分14，所述第一部分11为圆柱体形状，所述第二部分12为圆锥体形状，所述第三部分14为一转角结构；所述第一部分11的直径大于所述第三部分14的直径，所述第三部分14的直径等于所述长臂部分1的直径；所述第二部分12用于将所述第一部分11连接到所述第三部分14，从所述第二部分12和所述第一部分11相连接处到所述第二部分12和所述第三部分14相连接处，所述第三部分14的直径从所述第一部分11的直径逐渐减少到所述第三部分14的直径；所述第三部分14和所述长臂部分1相连接。
所述第二路喷嘴管路205和所述第三路喷嘴管路206中的每路喷嘴管路的所述侧向出气孔的个数为3个，定义第一孔6为每路喷嘴管路中靠近顶端的所述侧向出气孔、第二孔7为位于中间位置的所述侧向出气孔、第三孔8为靠近底端的所述侧向出气孔。
所述第二路喷嘴管路205的所述长臂部分1的长度为690毫米～760毫米，所述第三路喷嘴管路206的所述长臂部分1的长度为1125毫米～1205毫米。
所述第二路喷嘴管路205的第一孔6和顶端的距离即标志2所述位置的距离为5毫米～40毫米；所述第三路喷嘴管路206的第一孔6和顶端的距离为5毫米～40毫米。
所述第二路喷嘴管路205的第一孔6和第二孔7的间距即标志3所述位置的距离为50毫米～150毫米；所述第三路喷嘴管路206的第一孔6和第二孔7的间距为120毫米～220毫米。
所述第二路喷嘴管路205的第二孔7和第三孔8的间距即标志4所述位置的距离为120毫米～220毫米；所述第三路喷嘴管路206的第二孔7和第三孔8的间距为120毫米～175毫米。
所述第二路喷嘴管路205的第三孔8和底端的距离即标志5所述位置的距离为430毫米～480毫米；所述第三路喷嘴管路206的第三孔8和底端为810毫米～880毫米。
所述第二路喷嘴管路205的第一孔6的孔径为1.5毫米～3毫米；所述第三路喷嘴管路206的第一孔6的孔径为2毫米～3毫米。AA剖面处示意出了第一孔6处的管路剖面放大图。
所述第二路喷嘴管路205的第二孔7的孔径为1.5毫米～3毫米；所述第三路喷嘴管路206的第一孔6的孔径为0.8毫米～2毫米。BB剖面处示意出了第二孔7处的管路剖面放大图。
所述第二路喷嘴管路205的第三孔8的孔径为0.8毫米～1.5毫米；所述第三路喷嘴管路206的第一孔6的孔径为0.8毫米～1.5毫米。CC剖面处示意出了第三孔8处的管路剖面放大图。
所述第二路喷嘴管路205的长臂部分1直径即标志9对应的长度为5.4毫米～6.6毫米，管壁厚度为0.9毫米～1.1毫米；所述第三路喷嘴管路206的长臂部分1直径为5.4毫米～6.6毫米，管壁厚度为0.9毫米～1.1毫米。
所述第二路喷嘴管路205的短臂部分10总长度为72毫米～88毫米、第一部分11的长度为54毫米～66毫米、第二部分12的长度为7.2毫米～8.8毫米、第三部分14的转角半径为4.4毫米～5.5毫米。
所述第三路喷嘴管路206的短臂部分10总长度为72毫米～88毫米、第一部分11的长度为54毫米～66毫米、第二部分12的长度为7.2毫米～8.8毫米、第三部分14的转角半径为4.4毫米～5.5毫米。
所述第二路喷嘴管路205的短臂部分10第一部分11的直径为8.6毫米～10.4毫米、管壁厚度为1.2毫米～1.4毫米；所述第三路喷嘴管路206的短臂部分10第一部分11的直径为8.6毫米～10.4毫米、管壁厚度为1.2毫米～1.4毫米。
3路喷嘴管路采用石英材质，石英材质包括东芝公司(Toshiba)生产的T-1030,T-1630S,T-2230,T-2630,T8630系列；SEQ生产的Heralux,Heralux-LA,Heralux-E,Heralu-EL系列；NSG生产的NP,HR,HR-P；以及GE生产的GE214,GE124,GE244,GE224系列。
如图5所示，是本发明实施例的炉管生长的多晶硅或非晶硅的磷浓度曲线。图5中的曲线208和曲线210都是采用现有炉管生长的多晶硅或非晶硅的磷浓度曲线，曲线209和曲线211都是采用本发明实施例炉管生长的多晶硅或非晶硅的磷浓度曲线，横坐标表示硅片处于所述晶舟102中的位置，TOP为顶端，BTM为底端，CTR为中间位置，T/C为顶端和中间位置之间的区域，B/C为底端和中间位置的区域，纵坐标表示磷浓度。
曲线208和210工艺条件仅温度不同，其它条件都相同，其中硅烷流量都为800sccm，曲线208的温度为538℃，曲线210的温度为580℃。
曲线209和211工艺条件仅温度不同，其它条件都相同，其中硅烷流量都为800sccm，曲线209的温度为538℃，曲线211的温度为580℃。
曲线208和209的工艺条件相同，曲线210和211的工艺条件相同。
从图5可以看出，曲线209和曲线211都较为平坦，消除了现有技术中的W分布情形，且温度升高到580℃后，磷浓度的均匀性也较好，所以本发明实施例确实能够提高硅片间磷浓度均匀性。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的方法，其特征在于：采用炉管进行多晶硅或非晶硅生长并同时进行磷掺杂，在所述炉管的腔体中设置有晶舟，所述晶舟用于放置用于生长多晶硅或非晶硅的硅片，磷掺杂采用磷烷作为气源，所述磷烷通过3路喷嘴管路通入到所述炉管的腔体中，第一路喷嘴管路的顶端设置在所述晶舟的底部，第二路喷嘴管路的顶端设置在所述晶舟的中部，第三路喷嘴管路的顶端设置在所述晶舟的顶部；所述3路喷嘴管路的底端为气源端；
所述第一路喷嘴管路的顶部设置喷气的出气孔；
所述第二路喷嘴管路的顶部密封，在所述第一路喷嘴管路的顶部到所述第二路喷嘴管路的顶部之间所述第二路喷嘴管路的侧壁上设置有多个间隔排列的侧向出气孔；
所述第三路喷嘴管路的顶部密封，在所述第二路喷嘴管路的顶部到所述第三路喷嘴管路的顶部之间所述第三路喷嘴管路的侧壁上设置有多个间隔排列的侧向出气孔；
所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的孔径的大小以及位置采用如下步骤得到：
步骤一、从底端到顶端的方向上，所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的孔径设置为逐渐变大；所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的间距设置为相等；
步骤二、在所述晶舟的固定监控位置上放置监控硅片，所述固定监控位置包括5个或7个，各所述固定监控位置在所述晶舟中呈等间距均匀分布；在所述监控硅片上生长磷掺杂多晶硅或非晶硅，对各所述监控硅片的磷浓度进行测量，根据测量的磷浓度调整各所述侧向出气孔的大小，使得各所述固定监控位置处对应的磷浓度差异变小，各所述固定监控位置处对应的磷浓度差异最小值为0；
步骤三、从底部到顶部在所述晶舟中等间距放置多片所述监控硅片，在所述监控硅片上生长磷掺杂多晶硅或非晶硅，对各所述监控硅片的磷浓度进行测量，根据测量值制作磷浓度曲线，所述磷浓度曲线的横坐标为所述晶舟的位置；
步骤四、根据所述磷浓度曲线调整所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的位置，使得所述磷浓度曲线均匀性更高。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的所述侧向出气孔的个数为3个。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的孔径为0.8毫米～3毫米。
4.一种改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的结构，其特征在于：采用炉管进行多晶硅或非晶硅生长并同时进行磷掺杂，在所述炉管的腔体中设置有晶舟，所述晶舟用于放置用于生长多晶硅或非晶硅的硅片，磷掺杂采用磷烷作为气源，所述磷烷通过3路喷嘴管路通入到所述炉管的腔体中，第一路喷嘴管路的顶端设置在所述晶舟的底部，第二路喷嘴管路的顶端设置在所述晶舟的中部，第三路喷嘴管路的顶端设置在所述晶舟的顶部；所述3路喷嘴管路的底端为气源端；
所述第一路喷嘴管路的顶部设置喷气的出气孔；
所述第二路喷嘴管路的顶部密封，在所述第一路喷嘴管路的顶部到所述第二路喷嘴管路的顶部之间所述第二路喷嘴管路的侧壁上设置有多个间隔排列的侧向出气孔；
所述第三路喷嘴管路的顶部密封，在所述第二路喷嘴管路的顶部到所述第三路喷嘴管路的顶部之间所述第三路喷嘴管路的侧壁上设置有多个间隔排列的侧向出气孔；
从底端到顶端的方向上，所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔用于在对应位置补偿磷烷且通过调整各所述侧向出气孔孔径大小使得所述晶舟的各位置处对应的磷浓度差异变小，各位置处对应的磷浓度差异最小值为0；
所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的位置设置满足工艺补偿磷烷的需求并使所述磷浓度曲线均匀性得到优化，所述磷浓度曲线为多晶硅或非晶硅的磷浓度随所述晶舟的位置的变化曲线；
所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的孔径的大小以及位置采用如下步骤得到：
步骤一、从底端到顶端的方向上，所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的孔径设置为逐渐变大；所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的间距设置为相等；
步骤二、在所述晶舟的固定监控位置上放置监控硅片，所述固定监控位置包括5个或7个，各所述固定监控位置在所述晶舟中呈等间距均匀分布；在所述监控硅片上生长磷掺杂多晶硅或非晶硅，对各所述监控硅片的磷浓度进行测量，根据测量的磷浓度调整各所述侧向出气孔的大小，使得各所述固定监控位置处对应的磷浓度差异变小，各所述固定监控位置处对应的磷浓度差异最小值为0；
步骤三、从底部到顶部在所述晶舟中等间距放置多片所述监控硅片，在所述监控硅片上生长磷掺杂多晶硅或非晶硅，对各所述监控硅片的磷浓度进行测量，根据测量值制作磷浓度曲线，所述磷浓度曲线的横坐标为所述晶舟的位置；
步骤四、根据所述磷浓度曲线调整所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的位置，使得所述磷浓度曲线均匀性更高。
5.如权利要求4所述的改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的结构，其特征在于：所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的所述侧向出气孔的个数为3个。
6.如权利要求5所述的改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的结构，其特征在于：所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的各所述侧向出气孔的孔径为0.8毫米～3毫米。
7.如权利要求4所述的改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的结构，其特征在于：所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路都包括长臂部分、短臂部分，所述长臂部分延伸进入到所述炉管的腔体中，所述短臂部分位于所述长臂部分的底部并和所述长臂部分垂直，所述短臂部分和气源相连；
所述短臂部分包括第一部分、第二部分和第三部分，所述第一部分为圆柱体形状，所述第二部分为圆锥体形状，所述第三部分为一转角结构；所述第一部分的直径大于所述第三部分的直径，所述第三部分的直径等于所述长臂部分的直径；所述第二部分用于将所述第一部分连接到所述第三部分，从所述第二部分和所述第一部分相连接处到所述第二部分和所述第三部分相连接处，所述第三部分的直径从所述第一部分的直径逐渐减少到所述第三部分的直径；所述第三部分和所述长臂部分相连接。
8.如权利要求7所述的改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的结构，其特征在于：所述第二路喷嘴管路和所述第三路喷嘴管路中的每路喷嘴管路的所述侧向出气孔的个数为3个，定义第一孔为每路喷嘴管路中靠近顶端的所述侧向出气孔、第二孔为位于中间位置的所述侧向出气孔、第三孔为靠近底端的所述侧向出气孔；
所述第二路喷嘴管路的所述长臂部分的长度为690毫米～760毫米，所述第三路喷嘴管路的所述长臂部分的长度为1125毫米～1205毫米；
所述第二路喷嘴管路的第一孔和顶端的距离为5毫米～40毫米；所述第三路喷嘴管路的第一孔和顶端的距离为5毫米～40毫米；
所述第二路喷嘴管路的第一孔和第二孔的间距为50毫米～150毫米；所述第三路喷嘴管路的第一孔和第二孔的间距为120毫米～220毫米；
所述第二路喷嘴管路的第二孔和第三孔的间距为120毫米～220毫米；所述第三路喷嘴管路的第二孔和第三孔的间距为120毫米～175毫米；
所述第二路喷嘴管路的第三孔和底端的距离为430毫米～480毫米；所述第三路喷嘴管路的第三孔和底端的距离为810毫米～880毫米；
所述第二路喷嘴管路的第一孔的孔径为1.5毫米～3毫米；所述第三路喷嘴管路的第一孔的孔径为2毫米～3毫米；
所述第二路喷嘴管路的第二孔的孔径为1.5毫米～3毫米；所述第三路喷嘴管路的第一孔的孔径为0.8毫米～2毫米；
所述第二路喷嘴管路的第三孔的孔径为0.8毫米～1.5毫米；所述第三路喷嘴管路的第一孔的孔径为0.8毫米～1.5毫米。
9.如权利要求8所述的改善掺杂多晶或非晶硅磷浓度片间均一性的结构，其特征在于：
所述第二路喷嘴管路的长臂部分直径为5.4毫米～6.6毫米，管壁厚度为0.9毫米～1.1毫米；所述第三路喷嘴管路的长臂部分直径为5.4毫米～6.6毫米，管壁厚度为0.9毫米～1.1毫米；
所述第二路喷嘴管路的短臂部分总长度为72毫米～88毫米、第一部分的长度为54毫米～66毫米、第二部分的长度为7.2毫米～8.8毫米、第三部分的转角半径为4.4毫米～5.5毫米；
所述第三路喷嘴管路的短臂部分总长度为72毫米～88毫米、第一部分的长度为54毫米～66毫米、第二部分的长度为7.2毫米～8.8毫米、第三部分的转角半径为4.4毫米～5.5毫米；
所述第二路喷嘴管路的短臂部分第一部分的直径为8.6毫米～10.4毫米、管壁厚度为1.2毫米～1.4毫米；所述第三路喷嘴管路的短臂部分第一部分的直径为8.6毫米～10.4毫米、管壁厚度为1.2毫米～1.4毫米。
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