[发明专利]硅气体注射器及其制造方法

说明书

本申请要求享有2005年2月23日提交的临时申请60/655,483的优先权。

技术领域

本发明主要涉及半导体晶圆的热处理。更明确而言，本发明涉及在热处理 炉中的气体注射器。

背景技术

批式热处理持续使用于硅集成电路制作的数个阶段中。低温热处理通常使 用氯化硅烷(chlorosilane)与氨为前驱物气体并在温度大约700℃的范围内利 用化学气相沉积以沉积氮化硅层。其它低温工艺包含多晶硅或二氧化硅的沉积 工艺或其它使用较低温的工艺。高温工艺包含氧化、退火、硅化反应 (silicidation)、以及其它通常使用较高温(例如高于1000℃或甚至1200℃) 的工艺。

大规模商业生产通常使用垂直炉与支撑大量晶圆于炉中的垂直晶圆塔，该 多个组件的装配绘示于图1的概要剖面图中。炉10包含热绝缘加热器容器 (thermally insulating heater canister)12，其支撑电阻加热线圈14，而电阻加 热线圈14则由图中未显示的电源来供予能源。通常由石英所组成的钟型罩 (bell jar)16包含一个顶部且安装于加热线圈14内。可使用一个安装于钟型 罩16内的开放式衬垫(open-ended liner)18。支持塔20位于基座22上，且 在工艺中基座22与支持塔22通常被衬垫18所包围。塔20包含垂直设置的沟 槽，用以容纳多个水平设置的晶圆，以进行批式热处理。主要设置在塔20与 衬垫18之间的气体注射器24在其上端具有一出口，以将工艺气体注射到衬垫 18以内。未绘示出的真空泵将工艺气体经由钟型罩16的底部移除。加热器容 器12、钟型罩16与衬垫18可垂直升高，以传送晶圆进出塔20，不过在一些 组态中，当升降机升高与降低基座22及载入塔20进出炉10的底部时，上述 组件维持固定不动。

上层密封的钟型罩16容易使炉10在中间与上层部分有大致均匀的高温。 此即为热区(hot zone)，在此热区的温度受到控制，以供最佳化热处理。然 而，钟型罩16的开放底端与基座22的机械支持会使得炉下端具有较低温度， 此低温经常会使诸如化学气相沉积之类的工艺无法完全地有效进行。因此，热 区可能不包含塔20中的一些较低沟槽。

公知的低温应用中，塔、衬垫与注射器由石英或融熔硅(fused silica)所 构成。然而，石英塔与注射器可被硅塔与注射器所取代。图2中所显示的便是 一种硅塔构型的正交投射视图，其可从美国加州森尼维耳市(Sunnyvale)的 Integrated Material公司所购得。上述硅塔的制造阐述于由Boyle等人所申请的 美国专利号6455395中，在此引入其全部内容作为参考。硅衬垫的说明则阐述 于2001年5月18日由Boyle等人申请的美国专利申请案09/860392中，该案 的美国公开号为US 2002/170486。

硅注射器已可于Integrated Materials公司所购得。然而，上述装置中的形 成长管(long straw)的两个壳层(shell)之间是使用含铅的黏着剂。虽然铅的 使用量相当低，但是最好能完全避免在工艺炉中使用铅，因为铅在炉中会严重 降低已形成的半导体硅结构。要在两个壳层的长度上形成缝密封(seam leak tight)黏结也是一大挑战。

发明内容

本发明包含一种可在炉中使用的硅注射器系统，其中注射器套管(tube) 或长管(straw)由两个以旋涂玻璃(SOG)黏着剂接合在一起的硅壳层所组 成，此黏着剂较佳地包含硅粉体。本发明也包含硅弯管(elbow)以及供给套 管(supply tube)，此二者以含SOG的黏着剂而黏接在一起。

本发明更包含制作上述硅注射器系统的方法。

本发明的另一个态样包含利用超音波搅拌氧化硅形成剂与硅粉体的混合 物，以在施加该混合物至待接合与退火的硅组件之前，先使其均匀混入含SOG 的黏着剂中。

本发明更包含一种具有全硅(all-silicon)热区的退火炉，该热区包含塔、 注射器与缓冲板晶圆(baffle wafer)，以及利用该退火炉来制作硅集成电路的 用途。

附图说明

图1为包含塔、注射器套管(injector tube)与衬垫的退火炉的剖面图；

图2为本发明的注射器套管实施例的正交投射视图；

图3为图2的注射器套管的连接器零件的正交投射视图；