CN109554685B - 气体注入装置及高温炉管 - Google Patents

气体注入装置及高温炉管 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种气体注入装置及高温炉管，所述气体注入装置包括依次连通的预热部、连接部及本体部，所述本体部上设置有多个均匀分布的出气孔，气体经过所述预热部和所述连接部后进入所述本体部，并在所述本体部内加热后自所述出气孔中输出，并且气体经过所述预热部时在所述预热部中进行预热。所述预热部的增设使得气体被充分预热分解，从而使得所述本体部不同高度位置的气体中各元素的比例相同。进一步的，所述出气孔使得扩散到高温炉管内不同高度位置的气体中的各元素的比例均相同，从而使得炉管内不同位置的晶片上形成的ONO膜中N、O、H元素成分差异性减小，从而有效改善ONO膜质均一度。

Description

气体注入装置及高温炉管
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种气体注入装置及高温炉管。
背景技术
高温炉管是半导体行业常用的工艺设备，例如，其中利用高温炉管进行的扩散制程是半导体芯片制造的一个基本制程。扩散制程中，将许多晶片置于晶舟上，然后，将放置了晶片的晶舟放置于高温炉管的内部进行批次制造，高温炉管内部的含硅(Si)、氮(N)、氧(O)等元素的气体沉积于晶片上，晶片上会形成ONO膜，ONO膜为由氧化硅膜、氮化硅膜和氧化硅膜依次层叠的三层构造的薄膜。
扩散制程的关键装置之一是高温炉管中的气体注入装置，目前，气体注入装置多为单一的直立式管体结构，直立式管体结构容易导致所形成的ONO膜存在均一度效果不理想的问题，从而也导致了制造出的晶片的质量和数量均受到影响，降低了半导体晶片的出产的良品率，增加了半导体晶片的制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体注入装置及高温炉管，以解决气体预热不充分从而造成制备的ONO膜的膜质不均一的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种气体注入装置，所述气体注入装置包括依次连通的预热部、连接部及本体部，所述本体部上设置有多个均匀分布的出气孔，气体经过所述预热部和所述连接部后进入所述本体部并自所述出气孔中输出，并且气体经过所述预热部时在所述预热部中进行预热。
可选的，在所述的气体注入装置中，多个所述出气孔沿竖直方向均匀分布在所述本体部上。
可选的，在所述的气体注入装置中，所述连接部为弯管或者直管。
可选的，在所述的气体注入装置中，所述连接部的一端与所述预热部的顶部相连，所述连接部的另一端与所述本体部的三分之一高度以上位置相连。
可选的，在所述的气体注入装置中，所述预热部的高度等于或者大于所述本体部的三分之一高度。
可选的，在所述的气体注入装置中，所述预热部的底部通过硅胶垫密封并且设有进气口。
可选的，在所述的气体注入装置中，所述本体部、所述预热部及所述连接部的材质均为石英。
本发明还提供一种高温炉管，包括：所述气体注入装置及炉管体，所述气体注入装置安装在所述炉管体内部的侧壁上。
可选的，在所述高温炉管中，所述气体注入装置通过粘接的方式固定在所述炉管体内部的侧壁上。
发明人发现目前的气体注入装置多为单一的直立式管体结构，直立式管体结构容易导致从气体注入装置的不同高度输出到高温炉管中的气体的加热程度不一样，从而造成制备的ONO膜的膜质不均一，导致制造出的晶片的质量和数量均受到影响，降低了半导体晶片的出产的良品率，增加了半导体晶片的制造成本。
综上所述，本发明提出了一种气体注入装置及高温炉管，所述气体注入装置包括依次连通的预热部、连接部及本体部，所述本体部上设置有多个均匀分布的出气孔，气体经过所述预热部和所述连接部后进入所述本体部，并在所述本体部内加热后自所述出气孔中输出，并且气体经过所述预热部时在所述预热部中进行预热。所述预热部的增设使得气体被充分预热分解，从而使得所述本体部不同高度位置的气体中各元素的比例相同。进一步的，所述出气孔使得扩散到高温炉管内不同高度位置的气体中的各元素的比例均相同，从而使得炉管内不同位置的晶片上形成的ONO膜中N、O、H元素成分差异性减小，从而有效改善ONO膜质均一度。
附图说明
图1是本发明实施例一的所述气体注入装置结构示意图；
图2是本发明实施例二的所述气体注入装置结构示意图；
其中，100-预热部，110-连接部，120-本体部，121-出气孔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的气体注入装置及高温炉管作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
实施例一
参考图1，图1是本发明实施例一的所述气体注入装置结构示意图，本发明提供一种气体注入装置，所述气体注入装置包括依次连通的预热部100、连接部110及本体部120，所述本体部120上设置有多个均匀分布的出气孔121，气体经过所述预热部100和所述连接部110后进入所述本体部120，并在所述本体部120内继续加热后自所述出气孔121中输出，并且气体经过所述预热部100时在所述预热部100中进行预热。从外观上看，所述气体注入装置为一体式紧凑结构。
在本实施例中，通入所述气体注入装置的反应气体一般为含N、O、H等元素的气体。本发明提供的所述气体注入装置对于通入的反应气体不受任何限制。
进一步的，多个所述出气孔121沿竖直方向均匀分布在所述本体部120上，所述出气孔121的竖直均匀分布增加了所述气体注入装置输出气体的面积，提高了所述气体注入装置的工作效率。
在本实施例中，如图1所示，所述连接部110为弯管结构，使得预热充分的反应气体可以平缓的通入所述连接部110并顺利进入所述本体部120，所述连接部110的一端与所述预热部100的顶部相连，所述连接部110的另一端与所述本体部120的三分之一高度以上位置相连，所述连接部110与所述本体部120连接的位置区间可以根据实际需要进行相应的调整。在本实施例中，所述连接部110的另一端与所述本体部120的中部相连，所述预热部中100的气体被预热充分之后，其顶部位置聚集的气体是100％可以保证N、O、H等元素的比例均相同的，使得各元素比例相同的反应气体进入所述本体部120的中部之后可以均匀的扩散到所述本体部120的上端和下端继续加热，从而进一步保证了从所述出气孔121中输出的反应气体中N、O、H等元素的比例均相同。
进一步的，所述预热部100的高度等于或者小于所述本体部120的三分之一高度，这样的设计有两个好处：第一，使得反应气体通过所述连接部110可以直接进入具有一定高度的所述本体部120中，从而更有利于反应气体可以快速地扩散到所述本体部120的整个内部继续加热，从而进一步保证了从所述出气孔121中输出的反应气体中N、O、H等元素的比例均相同；第二：所述预热部100具有一定的高度可以使得气体有更多的预热空间，同时所述预热部100在高度上低于所述本体部120的设计也尽可能的节省了制造成本。
进一步的，所述预热部100的底部通过硅胶垫密封并且设有进气口，所述硅胶垫的增设保证了反应气体从所述进气口进入之后不会发生气体泄漏，使得所述预热部100的密封效果更好，也保证了所述预热部100中的热量不会轻易泄露，从而使得反应气体预热更加充分，进一步保证了所述预热部100内任意位置的反应气体中N、O、H等元素的比例均相同。
进一步的，所述本体部120、所述预热部100及所述连接部110的材质均为石英，众所周知，石英线膨胀系数极小，有很好的抗热震性，它的耐热性非常高，正常使用温度为1100～1200℃，短期使用时间可达1400℃，由此看出，由石英制成的所述本体部120、所述预热部100及所述连接部110非常耐高温，提高了所述气体注入装置的安全性和可靠性。
本发明还提供一种高温炉管，包括：如上所述的气体注入装置及炉管体，所述气体注入装置安装在所述炉管体内部的侧壁上，所述出气孔121的气体输出位置朝向所述炉管体的中心，在本实施例中，所述气体注入装置通过粘接的方式固定在所述炉管体内部的侧壁上，
在本实施例中，所述炉管体外壁上设置有加热件(未图示)，所述加热件为加热丝，所述加热丝按竖直方向螺旋式均匀盘绕在所述炉管体外壁上，所述加热丝的最高加热温度可达到1200℃，所述加热丝在所述炉管体外的不同高度位置出热均匀，使得反应气体在所述炉管体以及所述气体注入装置中的任何位置都受热均匀，使得所述预热部100中的反应气体预热充分，从而使得所述预热部100以及所述本体部120中任何位置的反应气体中的N、O、H等元素的比例均相同。
所述气体注入装置输出的N、O、H等元素的比例均相同的反应气体，使得高温炉管内晶舟上的不同高度位置的晶片表面沉积的ONO膜中N、H、O元素的成分无差异，改善了制备的ONO膜的膜质均一度，从而提高了制造出的晶片的质量和数量，提高了半导体晶片的出产的良品率，减少了半导体晶片的制造成本。
实施例二
参考图2，图2是本发明实施例二的所述气体注入装置结构示意图，如图所示，所述连接部110为直管结构，在本实施例中，所述连接部110的另一端与所述本体部120的中部相连，这样可以使得从所述预热部100中过来的反应气体可以均匀地快速扩散到所述本体部120中的上端和下端位置。所述直管结构与实施例一中的弯管结构相比，所述直管结构的体积更小，从而使得预热充分的反应气体可以更快速的通过所述连接部110并快速进入所述本体部120，在反应气体通过所述连接部110时，如果通过所述连接部110的时间越短，那么反应气体的温度基本上不会发生变化，所述连接部110这样的直管结构的设计，使得反应气体可以忽略从所述预热部100进入所述本体部120的温度变化差值，从而进一步的保证了所述本体部120的反应气体中N、O、H等元素的比例均相同，从而提高了所述气体注入装置的工作效率和装置的可靠性。
其中，本实施例二未描述的部分可相应参考实施例一，本实施例二不再赘述。
综上所述，本发明提出了一种气体注入装置及高温炉管，所述气体注入装置包括依次连通的预热部、连接部及本体部，所述本体部上设置有多个均匀分布的出气孔，气体经过所述预热部和所述连接部后进入所述本体部，并在所述本体部内加热后自所述出气孔中输出，所述预热部的增设使得气体被充分预热分解，从而使得所述本体部不同高度位置的气体中各元素的比例相同。进一步的，所述出气孔使得扩散到高温炉管内不同高度位置的气体中的各元素的比例均相同，从而使得炉管内不同位置的晶片上形成的ONO膜中N、O、H元素成分差异性减小，从而有效改善ONO膜质均一度。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种气体注入装置，其特征在于，所述气体注入装置包括依次连通的预热部、连接部及本体部，所述本体部上设置有多个均匀分布的出气孔，气体经过所述预热部和所述连接部后进入所述本体部并自所述出气孔中输出，并且气体经过所述预热部时在所述预热部中进行预热。
2.根据权利要求1所述的气体注入装置，其特征在于，多个所述出气孔沿竖直方向均匀分布在所述本体部上。
3.根据权利要求1所述的气体注入装置，其特征在于，所述连接部为弯管或者直管。
4.根据权利要求3所述的气体注入装置，其特征在于，所述连接部的一端与所述预热部的顶部相连，所述连接部的另一端与所述本体部的三分之一高度以上位置相连。
5.根据权利要求1所述的气体注入装置，其特征在于，所述预热部的高度等于或者大于所述本体部的三分之一高度。
6.根据权利要求5所述的气体注入装置，其特征在于，所述预热部的底部通过硅胶垫密封并且设有进气口。
7.根据权利要求1所述的气体注入装置，其特征在于，所述本体部、所述预热部及所述连接部的材质均为石英。
8.一种高温炉管，其特征在于，包括：如权利要求1-7中任意一项所述的气体注入装置及炉管体，所述气体注入装置安装在所述炉管体内部的侧壁上。
9.根据权利要求8所述的高温炉管，其特征在于，所述气体注入装置通过粘接的方式固定在所述炉管体内部的侧壁上。
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