CN206003746U - 一种立式炉管装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种立式炉管装置，该立式炉管装置包括立式腔体，包括外管和装配于所述外管内部与所述外管匹配的内管，且所述内管内部设置有用于承载多个晶圆的晶舟；气体注入器，垂直设置于所述立式腔体内且位于所述内管和所述晶舟之间；其中，所述气体注入器面向所述晶舟的侧壁开设有多个开口，以向所述立式腔体内喷射气体，从而在晶圆表面生成厚度均匀的非掺杂多晶硅薄膜。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种立式炉管装置。
背景技术
在半导体制造技术中，非掺杂多晶硅（Un-doped Poly）的生成是很重要的一道制程，其可作为存储电荷的载体或者作为导体控制栅极，源极和漏极。因此，非掺杂多晶硅的薄膜质量、晶粒尺寸（Grain size）、沟道电阻等特性需要保持很好的稳定性和一致性。
现有的炉管制程中，影响因素有温度，气体流量，反应压力等；而对非掺杂多晶硅来说，最重要的因素是气体流量。所以目前生成非掺杂多晶硅的机台多通过多个注入器来调节炉管内的反应气体的流量，从而控制整个炉管内薄膜的沉积厚度在规格以内。
但是由于机台结构的限制，一般在炉管内只能设置5个气体注入器（injector），这种限制导致炉管（tube）内反应气体分布不平顺，最后导致整个炉管内沉积薄膜的厚度不平顺。由于设置5个气体注入器，多根气体管路导致机台的结构复杂，并且气体泄漏的可能性也增加。并且在后续维护时，需要同时更换5根气体管路，导致成本的增加。
实用新型内容
鉴于上述技术问题，本实用新型旨在提供一种新型的立式炉管装置，以改善沉积生成的非掺杂多晶硅薄膜厚度的均匀性，并降低生成薄膜的成本。
本实用新型解决上述技术问题的主要技术方案为：
一种立式炉管装置，其特征在于，包括：
立式腔体，包括外管和装配于所述外管内部与所述外管匹配的内管，且所述内管内部设置有用于承载多个晶圆的晶舟；
气体注入器，垂直设置于所述立式腔体内且位于所述内管和所述晶舟之间；
其中，所述气体注入器面向所述晶舟的侧壁开设有多个开口，以向所述立式腔体内喷射气体。
优选的，上述的立式炉管装置，其中，所述气体注入器为一细长管道，且高度高于所述晶舟的高度。
优选的，上述的立式炉管装置，其中，所述气体注入器的上端封口。
优选的，上述的立式炉管装置，其中，所述气体注入器的材质为石英。
优选的，上述的立式炉管装置，其中，所述多个开口均匀分布于所述气体注入器的侧壁。
优选的，上述的立式炉管装置，其中，所述多个开口的截面尺寸一致，以使从每个所述开口喷出的气体流量一致。
优选的，上述的立式炉管装置，其中，还包括：
气泵，设置于所述内管底部，以用于抽出所述立式腔体内多余的气体。
优选的，上述的立式炉管装置，其中，还包括：
晶舟基座，设置于所述立式腔体底部，以用于承载所述晶舟。
优选的，上述的立式炉管装置，其中，还包括：
炉管基座，所述立式腔体设置于所述炉管基座上方，所述炉管基座用于承载所述立式腔体。
优选的，上述的立式炉管装置，其中，所述气体注入器向所述立式腔体内喷射的所述气体为磷烷气体，以于所述晶圆表面反应生成非掺杂多晶硅薄膜。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本实用新型针对炉管的气体注入器进行了改进，通过将5个长短不一的气体注入器改进成一个侧壁开孔，上端封口的多孔注入器，在生成非掺杂多晶硅薄膜时，反应气体从多孔式注入器的侧壁喷出，平顺地分布在炉管的反应腔体内。并且通过调节侧壁孔的大小，可以调节气体的浓度，从而调节沉积薄膜的厚度，达到整个炉管内每片晶圆上沉积的薄膜厚度一致。由于本实用新型将多根气体注入器整合改进，简化了机台的结构，减少气体泄漏的可能性，并且在后续维护时节省了维护成本。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本实用新型的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本实用新型范围的限制。
图1是本实用新型的立式炉管装置的剖面图；
图2是立式炉管装置的气体注入器的结构放大图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。当然除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
本实用新型的立式炉管装置，主要用于半导体制程中生成非掺杂多晶硅（Un-doped Poly），通过独特的注入器设计，将生成Un-doped Poly所需的反应气体平顺地注入炉管内，从而可以均匀地沉积于晶圆表面，以生成厚度一致且均匀的薄膜。
下面结合具体的实施例以及附图详细阐述本实用新型的立式炉管装置。
参照图1，本实用新型的立式炉管装置，主要包括：
立式腔体1，由外管11和内管12装配组成，其中内管12设置于外管11内部且与外管11匹配。该立式腔体1固定在于一个炉管底座10上，优选的炉管底座10的横截面积大于立式腔体1的横截面积，以增加整个装置的稳固性。
在内管11内部，设置有用于承载多个晶圆的晶舟2；并且优选的，该晶舟2设置于一晶舟底座20上，该晶舟底座20固定在炉管底座10上，用于承载晶舟2。晶舟2上可以放置多片待反应的晶圆（图中未详细标示）。
气体注入器3，垂直设置于立式腔体1内，且位于内管12和晶舟2之间；该气体注入器3优选地为一上端封口的细长管道，且高度高于晶舟2的高度。气体注入器3的材质可选用石英。
作为一个优选的实施例，在气体注入器3面向晶舟2的侧壁，开设有多个开口30，这些开口30用以向立式腔体1内喷射气体。并且优选的，开口30等间距均匀地分布于气体注入器3的侧壁，并且每个开口30的截面尺寸一致，以保证从每个开口30喷出的气体流量一致。进一步，开口30从气体注入器3的顶部分布到底部，也即在立式腔体1的整个垂直方向上均有用于喷射反应气体的开口30分布，从而确保注入立式腔体1的气体可以均匀地分布在整个空间内。
在内管12底部，本实用新型的立式炉管装置还包括有一个气泵4，用于抽出立式腔体1内多余的气体。
参照图2所示的气体注入器3的结构放大图，在一个优选的实施例中，该气体注入器3可以呈类似“L”形，具体包括用于输入气体的底部31（与立式腔体1垂直的部分，即从图上来看为未设置有开口30的水平部分）以及用于将气体注入立式腔体1的开设有开口30的部分32。并且整个气体注入器3的管道粗细可以根据所需的反应气体的流量进行调整，分布于气体注入器3的侧壁的开口30的截面大小也可根据具体所需的反应气体的流量、浓度等参数进行调整。
进一步的，开口30等间距均匀地分布于气体注入器3的侧壁30部分，并且每个开口30的截面直径一致，例如图中同一标示为d，以保证从每个开口30喷出的气体流量一致；同时，每两个开口30间的距离也保持一致，例如均为l，从而进一步保证气体平顺地注入立式腔体1内并在立式腔体1的整个空间内均匀地分布，从而使得后续沉积薄膜的厚度一致。
利用本实用新型提供的立式炉管装置，可于晶圆表面生成非掺杂多晶硅薄膜，具体的：
在晶舟2上放置多片待反应晶圆；
将磷烷（SiH4）气体通过气体注入器3注入立式腔体1内；
其中，磷烷气体通过气体注入器3上的多个开口30喷出，平顺地分布于立式腔体1内；并且SiH4沉积于多片待反应的晶圆上，以在晶圆表面反应生成非掺杂多晶硅薄膜。
综上所述，本实用新型提供的立式炉管装置，针对炉管的气体注入器进行了改进，通过将5个长短不一的气体注入器改进成一个侧壁开孔，上端封口的多孔注入器，在生成非掺杂多晶硅薄膜时，反应气体从多孔式注入器的侧壁喷出，平顺地分布在炉管的反应腔体内。并且通过调节侧壁孔的大小，可以调节气体的浓度，从而调节沉积薄膜的厚度，达到整个炉管内每片晶圆上沉积的薄膜厚度一致。由于本实用新型将多根气体注入器整合改进，简化了机台的结构，减少气体泄漏的可能性，并且在后续维护时节省了维护成本。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本实用新型的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本实用新型的意图和范围内。
Claims (10)
1.一种立式炉管装置，其特征在于，包括：
立式腔体，包括外管和装配于所述外管内部与所述外管匹配的内管，且所述内管内部设置有用于承载多个晶圆的晶舟；
气体注入器，垂直设置于所述立式腔体内且位于所述内管和所述晶舟之间；
其中，所述气体注入器面向所述晶舟的侧壁开设有多个开口，以向所述立式腔体内喷射气体。
2.如权利要求1所述的立式炉管装置，其特征在于，所述气体注入器为一细长管道，且高度高于所述晶舟的高度。
3.如权利要求2所述的立式炉管装置，其特征在于，所述气体注入器的上端封口。
4.如权利要求1所述的立式炉管装置，其特征在于，所述气体注入器的材质为石英。
5.如权利要求1所述的立式炉管装置，其特征在于，所述多个开口均匀分布于所述气体注入器的侧壁。
6.如权利要求1所述的立式炉管装置，其特征在于，所述多个开口的截面尺寸一致，以使从每个所述开口喷出的气体流量一致。
7.如权利要求1所述的立式炉管装置，其特征在于，还包括：
气泵，设置于所述内管底部，以用于抽出所述立式腔体内多余的气体。
8.如权利要求1所述的立式炉管装置，其特征在于，还包括：
晶舟基座，设置于所述立式腔体底部，以用于承载所述晶舟。
9.如权利要求1所述的立式炉管装置，其特征在于，还包括：
炉管基座，所述立式腔体设置于所述炉管基座上方，所述炉管基座用于承载所述立式腔体。
10.如权利要求1所述的立式炉管装置，其特征在于，所述气体注入器向所述立式腔体内喷射的所述气体为磷烷气体，以于所述晶圆表面反应生成非掺杂多晶硅薄膜。
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