CN117457531A - 导气装置以及炉管装置 - Google Patents

Abstract

本公开实施例公开了一种导气装置以及炉管装置，导气装置安装于炉管本体的入口端，炉管本体包括两端开口的内层管，以及套设于内层管之外的外层管，外层管为一端开口、一端封闭的盲管；内层管的一端开口与外层管的开口构成所述入口端，内层管的另一个开口与外层管的封闭端连通；导气装置包括：外腔壁以及内腔壁，外腔壁围绕所述内腔壁；隔板，位于外腔壁与内腔壁之间；其中，隔板间隔外腔壁以及内腔壁，外腔壁以及内腔壁之间的空间为排气腔；贯穿隔板的多个导气孔，多个导气孔的一侧连通排气腔，另一侧连通内层管与外层管之间的空间；进气结构，位于外腔壁上；导气装置至少连通内层管；排气结构，位于外腔壁上，连通排气腔。

Description

导气装置以及炉管装置

技术领域

本公开实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种导气装置以及炉管装置。

背景技术

在半导体的沉积、扩散以及热处理等制程工艺中，常用到炉管设备对晶圆进行制作。一般的，将承载晶圆的石英舟放置于炉管的反应腔室内，反应腔室可提供高温，再向炉管中通入与晶圆反应的工艺气体，在高温条件下进行化学和/或物理反应，在晶圆上沉积出各种薄膜。或者，炉管内通入包括有掺杂元素的气体，在高温条件下以扩散方式对晶圆进行掺杂。或者，炉管内通入惰性气体，在高温条件对晶圆进行热处理，对膜层进行晶化或者减小膜层应力。

目前，炉管反应腔室尺寸越来越大以适配更多片晶圆的同时制程，炉管反应腔室内工艺气体分布均一性差等问题亟待解决。现有炉管装置的导气装置还具有一些改进的方面。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种导气装置以及炉管装置。

根据本公开实施例的一些方面，提供一种导气装置，所述导气装置安装于炉管本体的入口端，所述炉管本体包括两端开口的内层管，以及套设于所述内层管之外的外层管，所述外层管为一端开口、一端封闭的盲管；所述内层管的一端开口与所述外层管的开口构成所述入口端，所述内层管的另一个开口与所述外层管的封闭端连通；所述导气装置包括：

外腔壁以及内腔壁，所述外腔壁围绕所述内腔壁；

隔板，位于所述外腔壁与所述内腔壁之间；其中，所述隔板间隔所述外腔壁以及内腔壁，所述外腔壁以及所述内腔壁之间的空间为排气腔；

贯穿所述隔板的多个导气孔，所述多个导气孔的一侧连通所述排气腔，另一侧连通所述内层管与所述外层管之间的空间；

进气结构，位于所述外腔壁上；所述导气装置至少连通所述内层管；

排气结构，位于所述外腔壁上，连通所述排气腔。

在一些实施例中，所述多个导气孔在所述隔板上的排布密度随着导气孔靠近所述排气结构而减小。

在一些实施例中，所述导气孔的孔径随着所述导气孔靠近所述排气结构而减小。

在一些实施例中，所述排气结构包括：

排气通道，贯穿所述外腔壁；所述排气通道与所述排气腔连通，用于将所述排气腔中的气体排出。

在一些实施例中，所述隔板位于所述外腔壁靠近所述入口端的一侧，且位于所述内腔壁靠近所述入口端的一侧；所述排气通道与所述排气腔连通的位置位于所述隔板远离所述入口端的一侧。

在一些实施例中，所述进气结构还包括：

第一进气通道，贯穿所述外腔壁以及所述内腔壁；所述第一进气通道与所述内层管连通，用以提供工艺气体。

在一些实施例中，所述进气结构还包括：

第二进气通道，贯穿所述外腔壁；所述第二进气通道与所述外层管连通。

在一些实施例中，所述排气腔为环形，所述排气腔远离所述炉管本体的一侧密封；所述导气装置还包括：

密封门，位于所述排气腔远离所述炉管本体的一侧，至少覆盖所述内腔壁围成的内环区域；其中，所述密封门开启时，通过所述内环区域向所述内层管中传递晶圆；所述密封门关闭时，封闭炉管本体。

根据本公开实施例的一些方面，提供一种炉管装置，包括：导气装置，以及炉管本体；所述导气装置安装于所述炉管本体的入口端；

所述炉管本体包括两端开口的内层管，以及套设于所述内层管之外的外层管，所述外层管为一端开口、一端封闭的盲管；所述内层管的一端开口与所述外层管的开口构成所述入口端，所述内层管的另一个开口与所述外层管的封闭端连通；所述内层管之内的空间为反应腔室，所述外层管与所述内层管之间的空间为缓冲腔室；

所述导气装置包括：

外腔壁以及内腔壁，所述外腔壁围绕所述内腔壁；

隔板，位于所述外腔壁与所述内腔壁之间；所述隔板间隔所述外腔壁以及内腔壁，所述外腔壁以及所述内腔壁之间的空间为排气腔；

贯穿所述隔板的多个导气孔；所述多个导气孔的一侧连通所述排气腔，另一侧连通所述缓冲腔室；

进气结构，位于所述外腔壁上；所述导气装置至少连通所述反应腔室；

排气结构，位于所述外腔壁上，连通所述排气腔。

在一些实施例中，所述多个导气孔在所述隔板上的排布密度随着导气孔靠近所述排气结构而减小。

在一些实施例中，所述导气孔的孔径随着所述导气孔靠近所述排气结构而减小。

本公开实施例提供一种导气装置，导气装置安装于炉管本体的入口端，炉管本体可位于导气装置之上，炉管本体包括两端开口的内层管，以及套设于内层管之外的外层管，内层管为一端开口、一端封闭的盲管；内层管的一端开口与外层管的开口构成入口端，内层管的另一个开口与外层管的封闭端连通，导气装置的导气装置可以将工艺气体通入内层管中，在导气装置的排气结构的作用下使工艺气体从内层管的内部由下往上流动，工艺气体逸出内层管开口后再从内层管和外层管之间由上往下流动，使得整个内层管内的晶圆或者其他待处理基材都有气流经过，增大了工艺气体与晶圆的接触时间。本公开实施例的导气装置包括外腔壁以及内腔壁，外腔壁围绕内腔壁；位于外腔壁与内腔壁之间的隔板将两腔壁隔开形成排气腔，贯穿隔板的多个导气孔的一侧连通排气腔，另一侧连通排气腔，排气时可使内层管和外层管之间的气体穿过导气孔，依次经过导气腔以及排气结构排出，排气腔可以提供较大的气流缓冲空间，有利于减小排气时的压强波动以及提高气流分布均一性，还可设置导气孔在隔板上的分布密度不同，以及不同位置的隔板上的导气孔的孔径不同，来使不同位置的导气孔气流流量相同或者在一定工艺管控范围内相同，以提高炉管本体不同区域的气流分布均一性。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的一种炉管装置的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种导气装置的结构示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种炉管装置及其内部气体流向示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种炉管装置内部气体流向简化示意图；

图5是根据本公开实施例示出的一种炉管装置的结构示意图；

图6是根据本公开实施例示出的一种炉管装置及其内部气体流向示意图；

图7是根据本公开实施例示出的炉管装置内部气体流向简化示意图；

图8是根据本公开实施例示出的一种导气孔布置示意图；

图9是根据本公开实施例示出的另一种导气孔布置示意图。

在上述附图(其不一定是按比例绘制的)中，附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本公开更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本公开可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本公开发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本公开教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本公开必然存在第一元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本公开的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。

应当理解，说明书通篇中提到的“一些实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一些实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本公开的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本公开实施例的实施过程构成任何限定。上述本公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

根据本公开实施例的一些方面，图1提供一种示例性的炉管装置的三维结构示意图，图2示出了炉管装置中的导气装置110的三维结构示意图，图3示出了炉管装置结构以及内部气体流动的平面示意图。该炉管装置可包括图1所示的炉管本体10以及导气装置110，导气装置110安装于炉管本体10的入口端；炉管本体10包括同轴套设且连通的内层管11以及外层管12，内层管11可为两端开口的通管，外层管12为一端开口、一端封闭的盲管；外层管12套设于内层管11外部，内层管11的一端开口与外层管12的开口可构成炉管本体10的入口端，内层管11的另一个开口与外层管12的封闭端连通，内层管11远离开口端的另一端开口与外层管12的封闭端具有间隙以使得两管连通。内层管11的管径小于外层管12的管径，内层管11在z方向的长度与外层管12在z方向的长度可相等或者不等。内层管11以及外层管12可以是石英管或者陶瓷管。图1中的炉管装置为竖直、立式安装，炉管本体10安装于导气装置110之上，炉管本体10可安装于导气装置110之下；在其他实施例中，炉管装置还可为卧式，即炉管本体10与导气装置110水平安装。x、y方向垂直于z方向。

导气装置110的形状尺寸与炉管本体10形状尺寸适配，导气装置110可为单腔体环形结构，包括进气结构111以及排气结构，在图1中因为角度限制仅示例出进气结构111的位置，进气结构111可包括多个进气通道(进气管道)，以及与进气通道连接的限压阀以及密封圈等组件，排气结构可包括排气通道112，与排气通道112连接的限压阀以及密封圈等组件。在图2中，以一个进气通道为示例，第一进气通道1111贯穿导气装置110的侧壁，并向内层管11延伸并连通内层管11，为内层管11提供工艺气体，排气通道112贯穿导气装置110侧壁，排气通道112可与外部真空泵131连接，以提供排气压力。

参照图3所示，本公开实施例的内层管11作为反应腔室，用于放置晶圆20进行沉积薄膜、扩散以及热处理等制程工艺；外层管12与内层管11之间的空间作为缓冲腔室13，作为工艺气体在炉管本体10内的气流通道之一。第一进气通道1111将工艺气体输送到内层管11底部，工艺气体沿着内层管11底部沿图3中正z方向向内层管11顶部流动并与晶圆20接触作用，工艺气体或者与晶圆20作用产生的副产物气体从内层管11顶部的开口逸出并流入缓冲腔室13，即流入外层管12中，并在外层管12内由上往下流入导气装置110并由排气通道112排出。第一进气通道1111的进气动作以及排气通道112的排气动作可同时进行，排气通道112连接真空泵131提供排气以及各层管内部的气体流动推动力；排气通道112的排气动作可滞后于进气通道的进气动作，进气通道通入一段时间的工艺气体，工艺气体充满内层管11并与内层管11内的晶圆20接触作用一段时间后，再开启排气，将气体排出炉管本体10。本公开实施例可根据不同制程要求适配不同的制程动作。

本公开实施例图2中示出的导气装置110为闭合的圆环形，包括主侧壁113以及抵靠环台114，抵靠环台114设置于主侧壁113内部并设置于主侧壁113的内侧壁上，抵靠环台114与主侧壁113之间无间隙，抵靠环台114在z方向的高度小于主侧壁113在z方向的高度，抵靠环台114在x方向以及y方向上凸出于主侧壁113，抵靠环台114与主侧壁113存在高度差而形成台阶。结合图3所示的，内层管11设置在导气装置110内环，内层管11底部开口部分的侧壁与抵靠环台114在x、y方向显露的侧壁接触，且形成密封，外层管12设置于主侧壁113顶部且通过密封环121密封，不设置于主侧壁113内部。因为抵靠环台114凸出于主侧壁113的内侧面，使得内层管11与外层管12之间具有空隙；当内层管11安装于抵靠台侧壁上且完成密封后，内层管11侧壁、抵靠环台114的顶部以及主侧壁113的内侧壁形成环形的导气空间，用于排气时的引流，排气通道112贯穿主侧壁113的位置在抵靠环台114之上，相对靠近外层管12以利于排气。

结合图3所示，外层管12底部开口的水平高度高于内层管11底部开口，外层管12底部开口插入导气装置110内，与抵靠环台114侧壁接触且密封。炉管装置内部气流路径如图3中箭头方向所示，第一进气通道1111向内层管11底部通入工艺气体，工艺气体从内层管11底部向上流动充满整个内层管11并与晶圆20接触作用，工艺气体或者副产物气体从内层管11的顶部开口逸出进入外层管12(或者缓冲腔室13)并由上往下流动进入导气装置110，并从进入内层管11侧壁、抵靠环台114顶部以及主侧壁113的内侧壁形成环形的导气空间，最后通过排气通道112离开炉管装置。图3中，在z方向上，排气通道112贯穿主侧壁113的位置位于抵靠环台114与外层管12之间，便于排气。

在一些实施例中，参照图3所示，导气装置110包括进气结构111，进气结构111包括多个贯穿导气装置110的进气通道，例如，与内层管11连通的第一进气通道1111，第三进气通道1113，为内层管11提供工艺气体以作用于晶圆20；与外层管12连通的第三进气通道1113，为外层管12提供工艺气体、载气、保护气体。示例性的，第一进气通道1111或者第三进气通道1113提供的气体可以包括氨气，氨气与内层管11内的晶圆20接触沉积形成氮化硅层，第一进气通道1111或者第三进气通道1113提供的气体可包括氧气，氧气与内层管11内的晶圆20接触沉积形成氧化硅层；第二进气通道1112可提供干燥空气、干燥氮气、干燥氦气或者其他干燥惰性气体，用以调节压强，或者在排气结束后破真空，恢复炉管本体10内部的大气压强，便于打开炉管，转移晶圆20。导气装置110可包括多个进气通道以提供多种工艺气体，包括一个排气通道112以降低成本。

在一些实施例中，参照图3所示，炉管装置还包括密封门115，位于导气装置110远离内层管11的一侧，至少覆盖导气装置110的内环区域，密封门115开启时，通过内环区域向内层管11中传递晶圆20；密封门115关闭时，封闭炉管本体10。晶圆20可通过石英晶舟承载，石英晶舟承载多片晶圆20进入内层管11进行制程处理。炉管装置还包括真空泵131，与排气通道112连接。炉管装置还包括加热设备，加热设备提供热场包围炉管本体10，以加热外层管12以及内层管11。

在一些实施例中，图4示出了图3中气体流动的一种简化示意图。图4中，排气通道112位于导气装置110的一侧，气体流向排气通道112时，在排气通道112连接一定的真空压力的情况下，越靠近排气通道112的区域的气体流量越大，越远离排气通道112的区域的气体流量越小，面对排气通道112的区域的气体流量最小，内层管11内部工艺气体的流量分布也类似于此，由此造成晶圆20不同区域的反应程度不均一。示例性的，对于晶圆20在内层管11中进行沉积成膜时，内层管11内部越靠近排气通道112的区域的工艺气体流量越大，越远离排气通道112的区域的工艺气体流量越小，导致晶圆20越靠近排气通道112部分的膜厚越厚，晶圆20越远离排气通道112部分的膜厚越薄，尤其是晶圆20最靠近排气通道112的一侧边缘，与晶圆20正面对排气通道112的一侧边缘膜厚差距最大，由此降低制程良率。对此，本公开实施例提出一种导气装置110，提高炉管本体10中各个层管的气流均一性，提高制程良率。

根据本公开实施例的一些方面，图5提供一种具有双腔的导气装置110的炉管装置的三维结构示意图，图6提供了炉管装置结构以及内部气体流动的平面示意图。本公开实施例提供一种导气装置110，导气装置110安装于炉管本体10的入口端，炉管本体10包括两端开口的内层管11，以及套设于内层管11之外的外层管12，外层管12为一端开口、一端封闭的盲管；内层管11的一端开口与外层管12的开口构成入口端，内层管11的另一个开口与外层管12的封闭端连通；导气装置110包括：

外腔壁116以及内腔壁117，外腔壁116围绕内腔壁117；

隔板118，位于外腔壁116与内腔壁117之间；其中，隔板118间隔外腔壁116以及内腔壁117，外腔壁116以及内腔壁117之间空间为排气腔14；

贯穿隔板118的多个导气孔119，多个导气孔119的一侧连通排气腔14，另一侧连通内层管11与外层管12之间的空间；

进气结构111，位于外腔壁116上；导气装置110至少连通内层管11；

排气结构，位于外腔壁116上，连通排气腔14。

具体的，参照图5所示，内层管11与外层管12同轴套设，内层管11管径小于外层管12，内层管11在z方向的长度与外层管12在z方向的长度可相等或者不等。外层管12顶部与内层管11顶部有间隙，以使外层管12的顶部封闭端与内层管11的顶部开口连通。内层管11以及外层管12可以是石英管或者陶瓷管。图5中的炉管装置为竖直、立式安装，炉管本体10安装于导气装置110之上，炉管本体10可安装于导气装置110之下；在其他实施例中，炉管装置还可为卧式，即炉管本体10与导气装置110水平安装。

导气装置110为圆环状以适配两层炉管的套设，导气装置110为双层空心内外腔体结构，整体呈圆环状，外腔壁116与内腔壁117具有一定间隔同轴套设设置，两个腔壁之间具有中空的外腔体，而内腔壁117围成的内部空间为内腔体。外腔壁116与内腔壁117之间设置隔板118，隔板118可与两个腔壁连接固定，隔板118为圆环形水平设置，隔板118可设置于外腔壁116以及内腔壁117的顶部，也可设置于外腔壁116和内腔壁117的中间位置，外腔壁116与内腔壁117被隔板118隔开以形成中空的排气腔14。排气腔14底部封闭，底部腔壁位于隔板118之下。

图6中的内层管11插入到导气装置110内腔体中，内层管11底部出口的部分侧壁与内腔壁117接触且密封，外层管12设置于导气装置110顶部与外层壁接触，且用密封环121进行密封。内层管11底部开口在z方向上的水平高度低于外层管12底部开口在z方向上的水平高度。需要指出的是，本公开实施例炉管本体10的入口端包括内层管11底部开口以及外层管12底部开口，不是平齐的入口端；其中，内层管11可作为反应腔室，用于放置待处理的晶圆20，以对晶圆20进行薄膜沉积、扩散掺杂以及热处理等制程工艺，内层管11的底部开口可作为上下晶圆20的入口，可使承载多个晶圆20的晶舟出入；外层管12与内层管11之间的空间作为缓冲腔室13，作为工艺气体在炉管本体10内的气流通道之一。导气装置110的外腔壁116设置有进气结构111和排气结构，进气结构111可包括贯穿外腔壁116、内腔壁117且与内层管11连通的进气通道，如第一进气通道1111，以及与进气通道连接的限压阀和密封圈等组件；排气结构可包括贯穿外腔壁116且与排气腔14连通的排气通道112，以及与排气通道112连接的限压阀和密封圈等组件。

参照图6所示，炉管装置内部气流路径如图中箭头方向所示例，进气结构111中的进气通道将工艺气体输送到内层管11底部，工艺气体沿着内层管11底部沿图1中正z方向向内层管11顶部流动并与晶圆20接触作用，工艺气体或者与晶圆20作用产生的副产物气体从内层管11顶部的开口逸出并流入缓冲腔室13，即流入外层管12中，并在外层管12内由上往下流动，穿过隔板118的导气孔119进入导气装置110内的排气腔14，最后经由排气通道112排出。进气通道的进气动作以及排气通道112的排气动作可同时进行，排气通道112连接真空泵131提供排气以及各层管内部的气体流动推动力；排气通道112的排气动作可滞后于进气通道的进气动作，进气通道通入一段时间的工艺气体，工艺气体充满内层管11并与内层管11内的晶圆20接触作用一段时间后，再开启排气，将气体排出炉管，根据不同制程要求适配不同的制程动作。

在一些实施例中，图7示出了图6中气流流通的一种简化示意图。图7中，排气通道112位于导气装置110的一侧，内层管11与外层管12之间的缓冲腔室13的气体穿过隔板118的导气孔119进入导气装置110的排气腔14，并经由排气通道112排出。

本公开实施例的中空双腔导气装置，相较于图3以及图4中的单腔导气装置，排气腔可以提供较大的气流缓冲空间，有利于减小排气时的压强波动以及提高气流分布均一性，还可配合调节导气孔在隔板上的分布密度不同，以及不同位置的隔板上的导气孔的孔径不同，来使不同位置的导气孔气流流量相同或者在一定工艺管控范围内相同，以高炉管本体不同区域的气流分布均一性，利于提高晶圆的炉管工艺处理的良率。

在一些实施例中，多个导气孔119在隔板118上的排布密度随着导气孔119靠近排气结构而减小。或者，相邻导气孔119之间的间距随着导气孔119逐渐靠近排气结构而逐渐增大。

可以理解的是，结合图6和图7所示的，在排气通道112连接一定的真空压力的情况下，越靠近排气通道112的区域的气体流量越大，越远离排气通道112的区域的气体流量越小，内层管11、外层管12内部气体流量均类似于此。参照图8所示，对应于隔板118，可在隔板118靠近排气通道112的区域设置排布密度较小的多个导气孔119，减少多个导气孔119的总的导气面积(或者，开孔面积)，使得缓冲腔室13内的气体通过该部分区域的流量减少；反之，可在隔板118远离排气通道112的区域设置排布密度较大的多个导气孔119，增大多个导气孔119的总的导气面积(或者，开孔面积)，使得缓冲腔室13内的气体通过该部分区域的流量增大，由此来减少内层管11、外层管12以及排气腔14的不同区域的气体流量差距，提高各部分气体分布均一性，提高制程良率。图8中的导气孔119的孔径可相同或者不相同。本公开实施例还可配置孔塞，可封堵部分导气孔119来调节炉管内的气体流量分布，提高炉管内部的气体分布均一性。

在一些实施例中，所述导气孔119的孔径随着所述导气孔119靠近所述排气结构而减小。

参照图9所示，对应于隔板118，可在隔板118靠近排气通道112的区域设置孔径较小的多个导气孔119，减少多个导气孔119的总的导气面积(或者，开孔面积)，使得缓冲腔室13内的气体通过该部分区域的流量减少；反之，可在隔板118远离排气通道112的区域设置孔径较大的多个导气孔119，增大多个导气孔119的总的导气面积(或者，开孔面积)，使得缓冲腔室13内的气体通过该部分区域的流量增大，由此来减少内层管11、外层管12以及排气腔14的不同区域的气体流量差距，提高各部分气体分布均一性，提高制程良率。图9中的导气孔119在隔板118上不同区域的分布密度可相同或者不同。

在一些实施例中，对应于隔板118，可在隔板118靠近排气通道112的区域设置排布密度较小的多个导气孔119，分布密度较小区域的导气孔119具有较小的孔径；在隔板118远离排气通道112的区域设置排布密度较大的多个导气孔119，分布密度较大区域的导气孔119具有较大的孔径。图8与图9中以单排导气孔119为示例说明，在一些实施例中可设置多排导气孔119排列。

在一些实施例中，参照图6所示，排气结构包括：

排气通道112，贯穿外腔壁116；排气通道112与排气腔14连通，用于将排气腔14中的气体排出。排气通道112可与外部真空泵131连接，以提供排气压力。

在一些实施例中，参照图6所示，隔板118位于外腔壁116靠近入口端的一侧，且位于内腔壁117靠近入口端的一侧；排气通道112与排气腔14连通的位置位于隔板118远离入口端的一侧。

外腔壁116与内腔壁117之间设置隔板118，隔板118可与两个腔壁连接固定或三者为一体成型，隔板118为圆环形水平设置，隔板118可设置于外腔壁116以及内腔壁117的顶部，也可设置于外腔壁116和内腔壁117的中间位置，外腔壁116与内腔壁117被隔板118隔开以形成中空的排气腔14。排气腔14底部封闭，排气通道112贯穿外腔壁116的位置位于隔板118与排气腔14的底部腔壁之间。

在一些实施例中，参照图6所示，进气结构111还包括：

第一进气通道1111，贯穿外腔壁116以及内腔壁117；第一进气通道1111与内层管11连通，用以提供工艺气体。

在一些实施例中，参照图6所示，进气结构111还包括：

第二进气通道1112，贯穿外腔壁116；第二进气通道1112与外层管12连通。

进气结构111包括多个贯穿导气装置110的进气通道，例如，与内层管11连通的第一进气通道1111，第三进气通道1113，为内层管11提供工艺气体以作用于晶圆20；与外层管12连通的第三进气通道1113，为外层管12提供工艺气体、载气、保护气体。示例性的，第一进气通道1111或者第三进气通道1113提供的气体可以包括氨气，氨气与内层管11内的晶圆20接触沉积形成氮化硅层，第一进气通道1111或者第三进气通道1113提供的气体可包括氧气，氧气与内层管11内的晶圆20接触沉积形成氧化硅层；第二进气通道1112可提供干燥空气、干燥氮气、干燥氦气或者其他干燥惰性气体，用以调节压强，或者在排气结束后破真空，恢复炉管内部的大气压强，便于打开炉管，转移晶圆20。导气装置110可包括多个进气通道以提供多种工艺气体，包括一个排气通道112以降低成本。

在一些实施例中，参照图6所示，排气腔14为环形，排气腔14远离炉管本体10的一侧密封；导气装置110还包括：

密封门115，位于排气腔14远离炉管本体10的一侧，至少覆盖内腔壁117围成的内环区域；其中，密封门115开启时，通过内环区域向内层管11中传递晶圆20；密封门115关闭时，封闭炉管本体10。

密封门115位于排气腔14之下，覆盖内腔壁117围成的内环区域，密封门115开启时，通过内环区域向所述内层管11中传递晶圆20；密封门115关闭时，封闭炉管本体10。晶圆20可通过石英晶舟承载，石英晶舟承载多片晶圆20进入内层管11进行制程处理。

根据本公开实施例的一些方面，结合图5和图6所示，提供一种炉管装置，包括：导气装置110，以及炉管本体10；导气装置110安装于炉管本体10的入口端；

炉管本体10包括两端开口的内层管11，以及套设于内层管11之外的外层管12，外层管12为一端开口、一端封闭的盲管；内层管11的一端开口与外层管12的开口构成入口端，内层管11的另一个开口与外层管12的封闭端连通；内层管11之内的空间为反应腔室，外层管12与内层管11之间的空间为缓冲腔室13；

导气装置110包括：

外腔壁116以及内腔壁117，外腔壁116围绕内腔壁117；

隔板118，位于外腔壁116与内腔壁117之间；隔板118间隔外腔壁116以及内腔壁117，外腔壁116以及内腔壁117之间的空间为排气腔14；

贯穿隔板118的多个导气孔119；多个导气孔119的一侧连通排气腔14，另一侧连通缓冲腔室13；

进气结构111，位于外腔壁116上；导气装置110至少连通所述反应腔室；

排气结构，位于外腔壁116上，连通排气腔14。

在一些实施例中，炉管装置还包括真空泵131，与排气通道112连接。炉管装置还包括加热设备，加热设备提供热场包围炉管本体10，以加热外层管12以及内层管11。

在一些实施例中，参照图8所示，多个导气孔119在隔板118上的排布密度随着导气孔119靠近排气结构而减小。

在一些实施例中，参照图9所示，导气孔119的孔径随着导气孔119靠近排气结构而减小。

根据本公开实施例的一些方面，提供一种炉管装置的操作方法，该操作方法可包括：

将晶圆20放置于内层管11中；

利用进气结构111向内层管11通入工艺气体；

利用排气结构抽气，使工艺气体沿内层管11底部向顶部流动并与晶圆20接触作用，工艺气体或者与晶圆20作用产生的副产物气体从内层管11顶部的开口逸出并流入缓冲腔室13，即流入外层管12中，并在外层管12内由上往下流入导气装置110内的排气腔14并由排气结构排出；

关闭排气结构，利用进气结构111向外层管12通入载气破真空，恢复外层管12、内层管11以及排气腔14的大气压强；

从内层管11内取出晶圆20。

进气结构111的进气动作以及排气结构的排气动作可同时进行，排气结构连接真空泵131提供排气以及各层管内部的气体流动推动力；排气结构的排气动作可滞后于进气结构111的进气动作，进气结构111通入一段时间的工艺气体，工艺气体充满内层管11并与内层管11内的晶圆20接触作用一段时间后，再开启排气，将气体排出炉管，根据不同制程要求适配不同的制程动作。进气结构可包括第一进气通道1111、第二进气通道1112以及第三进气通道1113，排气结构可包括排气通道112。工艺气体与晶圆20接触作用时，可对晶圆20进行薄膜沉积、扩散掺杂以及热处理等制程工艺。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种导气装置，其特征在于，所述导气装置安装于炉管本体的入口端，所述炉管本体包括两端开口的内层管，以及套设于所述内层管之外的外层管，所述外层管为一端开口、一端封闭的盲管；所述内层管的一端开口与所述外层管的开口构成所述入口端，所述内层管的另一个开口与所述外层管的封闭端连通；所述导气装置包括：

外腔壁以及内腔壁，所述外腔壁围绕所述内腔壁；

隔板，位于所述外腔壁与所述内腔壁之间；其中，所述隔板间隔所述外腔壁以及所述内腔壁，所述外腔壁以及所述内腔壁之间的空间为排气腔；

贯穿所述隔板的多个导气孔，所述多个导气孔的一侧连通所述排气腔，另一侧连通所述内层管与所述外层管之间的空间；

进气结构，位于所述外腔壁上；所述导气装置至少连通所述内层管；

排气结构，位于所述外腔壁上，连通所述排气腔。

2.根据权利要求1所述的导气装置，其特征在于，所述多个导气孔在所述隔板上的排布密度随着所述导气孔靠近所述排气结构而减小。

3.根据权利要求1所述的导气装置，其特征在于，所述导气孔的孔径随着所述导气孔靠近所述排气结构而减小。

4.根据权利要求1所述的导气装置，其特征在于，所述排气结构包括：

排气通道，贯穿所述外腔壁；所述排气通道与所述排气腔连通，用于将所述排气腔中的气体排出。

5.根据权利要求4所述的导气装置，其特征在于，所述隔板位于所述外腔壁靠近所述入口端的一侧，且位于所述内腔壁靠近所述入口端的一侧；所述排气通道与所述排气腔连通的位置位于所述隔板远离所述入口端的一侧。

6.根据权利要求1所述的导气装置，其特征在于，所述进气结构还包括：

第一进气通道，贯穿所述外腔壁以及所述内腔壁；所述第一进气通道与所述内层管连通，用以提供工艺气体。

7.根据权利要求1所述的导气装置，其特征在于，所述进气结构还包括：

第二进气通道，贯穿所述外腔壁；所述第二进气通道与所述外层管连通。

8.根据权利要求1所述的导气装置，其特征在于，所述排气腔为环形，所述排气腔远离所述炉管本体的一侧密封；所述导气装置还包括：

密封门，位于所述排气腔远离所述炉管本体的一侧，至少覆盖所述内腔壁围成的内环区域；其中，所述密封门开启时，通过所述内环区域向所述内层管中传递晶圆；所述密封门关闭时，封闭炉管本体。

9.一种炉管装置，其特征在于，包括：导气装置，以及炉管本体；所述导气装置安装于所述炉管本体的入口端；

所述炉管本体包括两端开口的内层管，以及套设于所述内层管之外的外层管，所述外层管为一端开口、一端封闭的盲管；所述内层管的一端开口与所述外层管的开口构成所述入口端，所述内层管的另一个开口与所述外层管的封闭端连通；所述内层管之内的空间为反应腔室，所述外层管与所述内层管之间的空间为缓冲腔室；

所述导气装置包括：

外腔壁以及内腔壁，所述外腔壁围绕所述内腔壁；

隔板，位于所述外腔壁与所述内腔壁之间；所述隔板间隔所述外腔壁以及所述内腔壁，所述外腔壁以及所述内腔壁之间的空间为排气腔；

贯穿所述隔板的多个导气孔；所述多个导气孔的一侧连通所述排气腔，另一侧连通所述缓冲腔室；

进气结构，位于所述外腔壁上；所述导气装置至少连通所述反应腔室；

排气结构，位于所述外腔壁上，连通所述排气腔。

10.根据权利要求9所述的炉管装置，其特征在于，所述多个导气孔在所述隔板上的排布密度随着所述导气孔靠近所述排气结构而减小。

11.根据权利要求9所述的炉管装置，其特征在于，所述导气孔的孔径随着所述导气孔靠近所述排气结构而减小。