[发明专利]直立式沉积炉管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺制程领域，尤其涉及一种直立式沉积炉管。

背景技术

在半导体的制造工艺流程中，经常需要在晶圆上沉积薄膜，例如二氧化硅薄膜等。沉积薄膜的方法有多种，其中较为常见的一种方法是化学气相沉积法，化学气相沉积是将反应气体输送到高温沉积炉管，使其与炉管内的晶圆在一定条件下产生化学反应，以在晶圆表面沉积一层薄膜。

化学气相沉积方法常用的沉积炉管为直立式沉积炉管，如图1所示，直立式沉积炉管包括外管101、内管102、气体反应腔103、多分支腔体105、气体输入管107、尾气排出管109、晶舟111和基座113。其中，外管101的一端具有开口，另一端封闭；内管102的两端具有开口；多分支腔体105与所述外管101具有开口的一端连接；基座113用于支撑晶舟111，且与外管101和多分支腔体103构成气体反应腔103；晶舟111被置于气体反应腔103内，用于加载晶圆；所述气体输入管107和尾气排出管109与所述多分支腔体105相配，所述气体输入管107将沉积反应所需的反应气体输送到气体反应腔103内以进行化学反应，并在晶圆上沉积所需要的薄膜，尾气排出管109用以将沉积反应产生的副产物或未反应的气体排出气体反应腔103。

通过图1中直立式沉积炉管沉积二氧化硅薄膜时，先通过炉管基座113带动载有晶圆的晶舟111上升，晶舟111升入气体反应腔103当中，通过与多分支腔体105相配的气体输入管107向气体加热腔103内输送反应气体二氯硅烷(DCS)和氧化亚氮(N₂O)，二氯硅烷和氧化亚氮在气体反应腔103内发生化学反应，在晶圆上形成二氧化硅薄膜，沉积反应产生的副产物以及未反应的二氯硅烷和氧化亚氮通过尾气排出管109排出气体反应腔103。然而，在对晶舟111上同一批次中晶圆进行分析中发现：在靠近直立式沉积炉管底部的晶圆上形成的二氧化硅薄膜与其它位置(中部或顶部)的晶圆上形成的二氧化硅薄膜厚度相比，均匀性较差。

现有工艺中，主要通过减少梯形晶舟(ladder boat)保温桶所加载晶圆的数量或者采用环形晶舟(ring boat)保温桶来增大晶舟111上晶圆间的间距，进而改善于晶圆上二氧化硅薄膜的均匀性。然而，由于上述方法在同一批次中所处理的晶圆个数较少，进而导致在晶圆上形成二氧化硅薄膜的成本升高，不利于成本控制。

更多直立式沉积炉管的结构请参考公开号为CN201530863U的中国专利。

因此，提供一种直立式沉积炉管，以改善形成于晶圆上薄膜的均匀性，就成了亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种直立式沉积炉管，提高通过直立式沉积炉管在晶圆上形成薄膜的均匀性。

为解决上述问题，本发明提供了一种直立式沉积炉管，包括：外管、多分支腔体、气体输入管、尾气排出管以及保温层；所述外管的一端具有开口，另一端封闭；所述多分支腔体与所述外管具有开口的一端连接，所述多分支腔体的侧壁上设置有安装通孔，用于安装所述气体输入管和尾气排出管；所述保温层位于所述多分支腔体的内壁上，所述保温层上设置有与所述安装通孔相对应的孔洞，适于所述气体输入管和尾气排出管通过所述安装通孔和孔洞延伸至所述气体反应腔。

可选的，所述保温层的材质为二氧化硅。

可选的，所述保温层的厚度为3~4mm。

可选的，所述多分支腔体的材质为不锈钢。

可选的，所述安装通孔的延伸方向垂直于所述多分支腔体的侧壁。

可选的，所述孔洞的延伸方向垂直于所述保温层的侧壁。

可选的，所述安装通孔呈圆形或半圆形。

可选的，所述孔洞的形状与其相对应的安装孔洞的形状相同。

可选的，所述直立式沉积炉管还包括：气体反应腔、内管、晶舟以及基座；所述内管位于所述外管内，所述内管的两端具有开口；所述晶舟用于承载晶圆；所述基座用于支撑晶舟，并与所述外管和多分支腔体构成气体反应腔。

可选的，所述内管的材质为二氧化硅。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

(1)通过在现有直立式沉积炉管的多分支腔体内壁上设置保温层，保障加载于晶舟上的同一批次晶圆所处的反应环境温度相同，进而使同一批次晶圆上所形成薄膜的厚度一致，提高形成于晶圆上薄膜的均匀性。

(2)可选方案中，通过在多分支腔体内壁上设置化学性质稳定、保温性好的二氧化硅保温层来提高直立式沉积炉管的保温性，使加载于晶舟上的同一批次晶圆所处的反应环境温度相同，提高形成于晶圆上薄膜的均匀性。

附图说明