專利名稱：一種臥式爐管及生產(chǎn)原位參雜多晶硅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件生產(chǎn)制造領(lǐng)域，特別涉及一種臥式爐管及其生產(chǎn)原位參雜 多晶硅的方法。
背景技術(shù)：
原位參雜多晶硅現(xiàn)已被廣泛的應(yīng)用到IC和太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中。在現(xiàn)今的集成電 路和太陽(yáng)能電池制造中，原位摻雜多晶硅常用作元件的導(dǎo)電材料，如CMOS中柵氧的導(dǎo)電 層，它的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)調(diào)節(jié)PH3和SiH4的流量來(lái)滿足不同電阻率的需求，原位參雜多晶 硅生產(chǎn)過(guò)程中多晶硅沉積和參雜這兩步同時(shí)進(jìn)行，從而達(dá)到產(chǎn)品所需的要求。這種工藝具 有電阻可控以及生產(chǎn)周期短等優(yōu)點(diǎn)。目前業(yè)界在6寸及6寸以下的生產(chǎn)線常用臥式爐管合成原位摻雜多晶硅。其工作 原理是將磷烷和硅烷注入到臥式爐管的反應(yīng)腔中，在反應(yīng)腔中安裝有用于放置原位摻雜多 晶硅的舟，磷烷和硅烷注入反應(yīng)腔后，進(jìn)行反應(yīng)合成原位摻雜多晶硅，磷烷和硅烷的反應(yīng)方 程如下2PH3 — 2P+3H2SiH4 — Si+2H2在現(xiàn)有技術(shù)中，由于注入到反應(yīng)腔中的磷烷和硅烷在反應(yīng)腔內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)分布不 均勻的情況，這樣在合成原位摻雜多晶硅時(shí)，會(huì)影響多晶硅的均勻性，從而影響到多晶硅的質(zhì)量。由上述分析，不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中存在以下問(wèn)題合成原位摻雜多晶硅時(shí)多晶硅 的均勻性較差。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)合成原位摻雜多晶硅時(shí)多晶硅的均勻性較差的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí) 施例提供了一種用于生產(chǎn)原位參雜多晶硅的臥式爐管，包括管體11和管體11包圍的反應(yīng) 腔16，管狀的氣體注入器15沿管體11軸向方向伸入反應(yīng)腔16中，注入器15的管壁17上 開有多個(gè)小孔18，遠(yuǎn)離氣體注入的一端20封閉。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種采用臥式爐管生產(chǎn)原位參雜多晶硅的方法，將磷烷和硅 烷通過(guò)如權(quán)利要求1所述的臥式爐管的注入器15注入到反應(yīng)腔16，反應(yīng)腔16中的壓力 為400士 100mt，溫度為560士20度，流經(jīng)注入器15的磷烷的流量為10士5ml、硅烷流量為 100士20ml ；注入腔體15的磷烷和硅烷進(jìn)行反應(yīng)形成原位摻雜多晶硅。由上述本發(fā)明提供的具體實(shí)施方案可以看出，正是由于通過(guò)注入器15注入反應(yīng) 氣體使得磷烷和硅烷在爐管腔體內(nèi)分布均勻，改善了原位摻雜多晶硅厚度均勻性，將均勻 度控制在3%以內(nèi)，同時(shí)使得原有每次只能在3個(gè)舟上反應(yīng)形成合格的原位摻雜多晶硅，現(xiàn) 在可以在8個(gè)舟上反應(yīng)形成厚度均勻性合格的原位摻雜多晶硅即均勻度控制在3%以內(nèi)，因此提高了產(chǎn)量，進(jìn)而生產(chǎn)同樣數(shù)量的原位摻雜多晶硅，節(jié)約了磷烷和硅烷氣體的用量。


圖1為本發(fā)明提供的第一實(shí)施例臥式爐管結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明提供的第一實(shí)施例臥式爐管的注入器的俯視圖。
具體實(shí)施例方式為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在以下問(wèn)題合成原位摻雜多晶硅時(shí)多晶硅的均勻性較 差。本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于生產(chǎn)原位參雜多晶硅的臥式爐管，管體11和管體11包圍的 反應(yīng)腔16，在管體11的爐口端12，管狀的氣體注入器15沿管體11軸向方向伸入反應(yīng)腔16 中，注入器15的管壁17上開有多個(gè)小孔18，遠(yuǎn)離氣體注入的一端20封閉。由于通過(guò)注入 器15注入反應(yīng)氣體使得磷烷和硅烷在爐管腔體內(nèi)分布均勻，改善了原位摻雜多晶硅厚度 均勻性，將均勻度控制在3%以內(nèi)，同時(shí)使得原有每次只能在3個(gè)舟上反應(yīng)形成合格的原位 摻雜多晶硅，現(xiàn)在可以在8個(gè)舟上反應(yīng)形成合格的原位摻雜多晶硅(均勻度在3%以內(nèi))， 提高了產(chǎn)量，進(jìn)而節(jié)約了磷烷和硅烷氣體的用量。本發(fā)明提供的第一實(shí)施例是一種用于生產(chǎn)原位參雜多晶硅的臥式爐管，如圖1所 示，包括管體11和管體11包圍的反應(yīng)腔16，反應(yīng)腔16提供用于反應(yīng)氣體磷烷和硅烷進(jìn) 行反應(yīng)的空間，在管體11的爐口端12與管體11軸向垂直安裝有法蘭13，法蘭13上開有氣 體注入端口 14，反應(yīng)氣體磷烷和硅烷可通過(guò)注入端口 14注入到反應(yīng)腔16，管狀的氣體注入 器15沿管體11軸向方向由管體11的爐尾端19伸入反應(yīng)腔16中，反應(yīng)氣體磷烷和硅烷可 通過(guò)注入器15注入到反應(yīng)腔16，當(dāng)然注入器15還可沿管體11軸向方向，由爐口端12穿過(guò) 法蘭13伸入反應(yīng)腔16中，當(dāng)通過(guò)注入端口 14單獨(dú)注入反應(yīng)氣體，即磷烷和硅烷時(shí)，每次可 生產(chǎn)出3舟原位摻雜多晶硅厚度均勻性合格的原位摻雜多晶硅，通過(guò)注入端口 14和注入器 15同時(shí)注入反應(yīng)氣體時(shí)，每次可生產(chǎn)出8舟原位摻雜多晶硅厚度均勻性合格的原位摻雜多 晶硅，其中注入器15如圖2所示，注入器15的管壁17上開有9個(gè)小孔18，小孔18的數(shù)量 為9，依次交錯(cuò)開在氣體注入器15的管壁17兩邊，靠近爐尾端19的第一個(gè)出氣小孔18距 爐尾端19的距離為788士5毫米，相鄰兩個(gè)出氣小孔18之間的距離為63. 5士5毫米，出氣 小孔18的直徑為1. 32士0. 2毫米。該注入器15，固定于舟22的底面23與管體11的內(nèi)壁 24之間，出氣小孔18的軸線方向與底面23平行，其中舟22固定于反應(yīng)腔16內(nèi)。當(dāng)然本實(shí) 施例不具體限定小孔18的數(shù)量，其數(shù)量大于1個(gè)即可，可以是2、3、5、8、10個(gè)等，注入器15 內(nèi)徑為6毫米，外徑為10毫米，遠(yuǎn)離氣體注入的一端20封閉，由于反應(yīng)腔16內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)時(shí) 需要高溫高壓注入器15的材料應(yīng)選擇耐腐蝕的材料例如高純石英。本發(fā)明提供的第二實(shí)施例是一種采用臥式爐管生產(chǎn)原位參雜多晶硅的方法，包 括通過(guò)如前述的臥式爐管的氣體注入端口 14，將待反應(yīng)氣體即磷烷和硅烷注入到反應(yīng)腔 16，同時(shí)，通過(guò)如前述的臥式爐管的注入器15注入到反應(yīng)腔16。此時(shí)將反應(yīng)腔16中的壓力 設(shè)為400 士 IOOmt，溫度設(shè)為560 士 20度，對(duì)流經(jīng)注入器15的磷烷的流量進(jìn)行控制，將流量控 制在10士5ml/分鐘、硅烷流量為100士20ml/分鐘，對(duì)流經(jīng)注入端口 14的磷烷的流量也進(jìn) 行控制，將流量控制在30士 IOml/分鐘、硅烷流量為400士 IOOml/分鐘。在對(duì)反應(yīng)氣體的流 量進(jìn)行控制時(shí)，可根據(jù)原位參雜多晶硅工作參數(shù)的實(shí)際需求，在上述范圍內(nèi)調(diào)整磷烷和硅烷的流量。注入反應(yīng)腔16的磷烷和硅烷進(jìn)行反應(yīng)形成原位摻雜多晶硅。采用本方法制造 原位參雜多晶硅，可以在8個(gè)舟上反應(yīng)形成的原位摻雜多晶硅在厚度均勻性上合格，將均 勻度控制在3%以內(nèi)。本實(shí)施例中優(yōu)選在6寸及6寸以下的生產(chǎn)線常用臥式爐管合成原位摻雜多晶硅。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于生產(chǎn)原位參雜多晶硅的臥式爐管，包括管體11和管體11包圍的反應(yīng)腔16，其特征在于，管狀的氣體注入器15沿管體11軸向方向伸入反應(yīng)腔16中，注入器15的管壁17上開有多個(gè)小孔18，遠(yuǎn)離氣體注入的一端20封閉。
2.如權(quán)利要求1所述的臥式爐管，其特征在于，在管體11的爐口端12，與管體11軸向 垂直安裝有法蘭13，法蘭13上開有氣體注入端口 14。
3.如權(quán)利要求1所述的臥式爐管，其特征在于，注入器15的管壁17上有9個(gè)出氣小孔 18，依次交錯(cuò)開在氣體注入器15的管壁17兩邊。
4.如權(quán)利要求3所述的臥式爐管，其特征在于，注入器15由管體11的爐尾端19伸入 爐管管體11的反應(yīng)腔16中。
5.如權(quán)利要求4所述的臥式爐管，其特征在于，靠近爐尾端19的第一個(gè)出氣小孔18距 爐尾端19的距離為788士5毫米，相鄰出氣小孔18之間的距離為63. 5士5毫米，出氣小孔 18的直徑為1.32士0.2毫米。
6.如權(quán)利要求1所述的臥式爐管，其特征在于，注入器15內(nèi)徑為6毫米，外徑為10毫米。
7.如權(quán)利要求1所述的臥式爐管，其特征在于，注入器15材料為高純石英。
8.如權(quán)利要求1所述的臥式爐管，其特征在于，反應(yīng)腔16內(nèi)固定有放置原位參雜多晶 硅21的舟22，注入器15固定于舟22的底面23與管體11的內(nèi)壁24之間，出氣小孔18的 軸線方向與底面23平行。
9.一種采用臥式爐管生產(chǎn)原位參雜多晶硅的方法，其特征在于，將磷烷和硅烷通 過(guò)如權(quán)利要求1所述的臥式爐管的注入器15注入到反應(yīng)腔16，反應(yīng)腔16中的壓力為 400士 lOOmt，溫度為560士20度，流經(jīng)注入器15的磷烷的流量為10士5ml、硅烷流量為 100士20ml ；注入反應(yīng)腔16的磷烷和硅烷進(jìn)行反應(yīng)形成原位摻雜多晶硅。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將磷烷和硅烷通過(guò)注入器15注入到反應(yīng) 腔16的同時(shí)，還通過(guò)臥式爐管的氣體注入端口 14注入到反應(yīng)腔16，流經(jīng)注入端口 14的磷 烷的流量為30士 10ml、硅烷流量為400士 100ml。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種臥式爐管及生產(chǎn)原位參雜多晶硅的方法，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中合成原位摻雜多晶硅時(shí)多晶硅的均勻性較差的問(wèn)題，本發(fā)明公開一種用于生產(chǎn)原位參雜多晶硅的臥式爐管，包括管體11和管體11包圍的反應(yīng)腔16，管狀的氣體注入器15沿管體11軸向方向伸入反應(yīng)腔16中，注入器15的管壁17上開有多個(gè)小孔18，遠(yuǎn)離氣體注入的一端20封閉，正是由于通過(guò)注入器15注入反應(yīng)氣體使得磷烷和硅烷在爐管腔體內(nèi)分布均勻，改善了原位摻雜多晶硅厚度均勻性。
文檔編號(hào)C01B33/029GK101993079SQ200910091580
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者徐威, 黃辛庭 申請(qǐng)人:北大方正集團(tuán)有限公司;深圳方正微電子有限公司