用于薄膜沉积的炉管、薄膜沉积方法及加工设备技术

本发明专利技术揭示了一种用于薄膜沉积的炉管，包括：工艺管；晶舟，设置于工艺管内部，晶舟沿工艺管的长度方向上设置有多层支撑件；供气管，设置于工艺管内部，供气管沿工艺管的长度方向上设置有多层供气孔；工艺管的侧壁沿其长度方向上设置有多层排气孔；其中，供气孔的分布面积沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，排气孔的分布面积沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小。本发明专利技术通过设置多层供气孔和多层排气孔，使得供气孔的分布面积沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，排气孔的分布面积沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，从而实现了每层供气孔的供气量相同，每层排气孔的排气量相同，使得每层基板上沉积薄膜的均匀性保持一致。的均匀性保持一致。的均匀性保持一致。

【技术实现步骤摘要】
用于薄膜沉积的炉管、薄膜沉积方法及加工设备


[0001]本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种用于薄膜沉积的炉管、薄膜沉积方法及加工设备。

技术介绍

[0002]随着半导体器件尺寸的减小，对在较大衬底区域上进行薄膜沉积的技术的要求逐渐增高，沉积出成分更均匀、厚度更均匀的半导体薄膜对制造高品质的半导体器件非常重要。目前，采用炉管式化学气相沉积(CVD)和炉管式原子层沉积(ALD)的方式来制备半导体薄膜占有极大的市场份额。
[0003]传统炉管式低压化学气相沉积(LPCVD)工艺中，两个或多个挥发性的气体前驱体在衬底表面上反应和/或分解为需要沉积的薄膜。然而，传统炉管沉积工艺与气体的气流分布、衬底的温度、衬底的压力、以及气体的流速等各种因素均有关。一旦这些因素在工艺过程中出现偏差，沉积出来的薄膜会存在一些质量偏差，从而导致器件的失效。
[0004]目前，立式炉管式原子层沉积(ALD)也存在着供气管喷气不均匀的缺陷，以及炉管内部的工艺管设计易导致气体前驱体在衬底表面无法均匀分布的缺陷。为了实现气体前驱体在衬底表面均匀分布，对立式炉管的供气管和工艺管的设计进行改进显得尤为重要。
[0005]综上所述，有必要提出一种新的炉管设计，来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提出一种用于薄膜沉积的炉管，用于解决现有技术中立式炉管中工艺气体在基板表面分布不均的问题。
[0007]为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提出一种用于薄膜沉积的炉管，包括：
[0008]工艺管；
[0009]晶舟，设置于工艺管内部，晶舟沿工艺管的长度方向上设置有多层支撑件以用于支撑多层基板；
[0010]供气管，设置于工艺管内部，供气管沿工艺管的长度方向上设置有多层供气孔，每层供气孔与每层基板一一对应以向每层基板上供应工艺气体；
[0011]工艺管的侧壁沿工艺管侧壁的长度方向上设置有多层排气孔，每层排气孔与每层基板一一对应；
[0012]供气管上的供气孔的分布面积沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，工艺管侧壁上的排气孔的分布面积沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，使得每层供气孔的供气量相同，每层排气孔的排气量相同。
[0013]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，每层排气孔为一个狭长孔，每层排气孔与每层供气孔相对设置，每层狭长孔的高度相同，每层狭长孔的长度沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小。
[0014]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，每层排气孔为多个小孔，每层排气孔与每层供
气孔相对设置。
[0015]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，每层排气孔为多个狭长孔，每层的多个狭长孔位于工艺管侧壁的一圈上。
[0016]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，每层排气孔的尺寸相同，每层排气孔的数量沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减少。
[0017]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，每层排气孔的数量相同，每层排气孔的尺寸沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小。
[0018]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，位于工艺管侧壁的一圈上的多个狭长孔的长度沿靠近供气孔至远离供气孔的方向上逐渐增大。每层狭长孔的尺寸沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小。
[0019]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，包括多组供气管，多组供气管沿工艺管的周向均匀分布。
[0020]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，每层供气孔为多个小孔，每层供气孔的尺寸相同，每层供气孔的数量沿供气管的长度方向由上至下逐渐减少。
[0021]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，每层供气孔为多个小孔，每层供气孔的数量相同，每层供气孔的尺寸沿供气管的长度方向由上至下逐渐减小。
[0022]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，每层供气孔为一个狭长孔，每层供气孔的长度沿供气管的长度方向由上至下逐渐减小。
[0023]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，工艺管内部设置有至少一个第一抽气口。
[0024]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，工艺管外侧设置有至少一个第二抽气口。
[0025]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，工艺管的内侧或外侧设有至少一对射频电极，射频电极外侧套有绝缘套管。
[0026]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，进一步包括：
[0027]衬管，套设于工艺管外侧；
[0028]加热组件，套设于衬管外侧，用于对衬管加热。
[0029]上述的用于薄膜沉积的炉管，其中，衬管外侧设置有至少一对射频电极。
[0030]本专利技术还提供了一种使用炉管基于化学气相沉积(CVD)进行薄膜沉积的方法，包括以下步骤：
[0031]步骤1：将多片基板装载至晶舟的多层支撑件上，然后将晶舟装载至工艺管的内部，在工艺管内部的供气管侧壁上设置多层供气孔，工艺气体通过多层供气孔沿着工艺管长度方向由下至上向每层基板供气，其中将供气管上的供气孔的分布面积设置成沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，使得向工艺管内部每层基板供气量相同；
[0032]步骤2：工艺气体在每层基板表面进行薄膜沉积；
[0033]步骤3：在工艺管侧壁上设置多层排气孔，过剩的工艺气体通过多层排气孔排气，其中将工艺管侧壁上的排气孔的分布面积设置成沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，使得工艺管内部每层基板的排气量相同，并通过气泵抽走。
[0034]本专利技术还提供了一种使用炉管基于化学气相沉积(CVD)进行薄膜沉积的方法，包括以下步骤：
[0035]步骤1：将多片基板装载至晶舟的多层支撑件上，然后将晶舟装载至工艺管的内
部，在工艺管内部的供气管侧壁上设置多层供气孔，工艺气体通过多层供气孔沿着工艺管长度方向由下至上向每层基板供气，其中将供气管上的供气孔的分布面积设置成沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，使得向工艺管内部每层基板供气量相同；
[0036]步骤2：工艺气体在射频电极的作用下解离为等离子体，在每层基板的表面进行薄膜沉积；
[0037]步骤3：在工艺管侧壁上设置多层排气孔，过剩的工艺气体通过多层排气孔排气，其中将工艺管侧壁上的排气孔的分布面积设置成沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，使得工艺管内部每层基板的排气量相同，并通过气泵抽走。
[0038]本专利技术还提供了一种使用炉管基于原子层沉积(ALD)进行薄膜沉积的方法，包括以下步骤：
[0039]步骤1：将多片基板装载至晶舟的多层支撑件上，然后将晶舟装载至工艺管的内部，在工艺管内部的供气管侧壁上设置多层供气孔，第一种工艺气体通过多层供气孔沿着工艺管长度方向由下至上向每层基板供气，其中将供气管上的供气孔的分布面积设置成沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，使得向工艺管内部每层基板供气量相同；
[0040]步骤2：第一种工艺气体吸附在每层基板表面，在工艺管侧壁上设置多层排气孔，其中将工艺管侧壁上的排气孔的分布面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，包括：工艺管；晶舟，设置于工艺管内部，晶舟沿工艺管的长度方向上设置有多层支撑件以用于支撑多层基板；供气管，设置于工艺管内部，供气管沿工艺管的长度方向上设置有多层供气孔，每层供气孔与每层基板一一对应以向每层基板上供应工艺气体；工艺管的侧壁沿工艺管侧壁的长度方向上设置有多层排气孔，每层排气孔与每层基板一一对应；供气管上的供气孔的分布面积沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，工艺管侧壁上的排气孔的分布面积沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，使得每层供气孔的供气量相同，每层排气孔的排气量相同。2.如权利要求1所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，所述每层排气孔为一个狭长孔，每层排气孔与每层供气孔相对设置，每层狭长孔的高度相同，每层狭长孔的长度沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小。3.如权利要求1所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，所述每层排气孔为多个小孔，每层排气孔与每层供气孔相对设置。4.如权利要求1所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，所述每层排气孔为多个狭长孔，每层的多个狭长孔位于工艺管侧壁的一圈上。5.如权利要求3或4所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，所述每层排气孔的尺寸相同，每层排气孔的数量沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减少。6.如权利要求3或4所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，所述每层排气孔的数量相同，每层排气孔的尺寸沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小。7.如权利要求4所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，位于工艺管侧壁的一圈上的多个狭长孔的长度沿靠近供气孔至远离供气孔的方向上逐渐增大。8.如权利要求7所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，每层狭长孔的尺寸沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小。9.如权利要求1所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，包括多组所述供气管，多组供气管沿工艺管的周向均匀分布。10.如权利要求1所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，所述每层供气孔为多个小孔，每层供气孔的尺寸相同，每层供气孔的数量沿供气管的长度方向由上至下逐渐减少。11.如权利要求1所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，所述每层供气孔为多个小孔，每层供气孔的数量相同，每层供气孔的尺寸沿供气管的长度方向由上至下逐渐减小。12.如权利要求1所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，所述每层供气孔为一个狭长孔，每层供气孔的长度沿供气管的长度方向由上至下逐渐减小。13.如权利要求1所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，所述工艺管内部设置有至少一个第一抽气口。14.如权利要求1所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，所述工艺管外侧设置有至少一个第二抽气口。15.如权利要求1所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，所述工艺管的内侧或外侧
设有至少一对射频电极，所述至少一对射频电极的外侧套有绝缘套管。16.如权利要求1所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，进一步包括：衬管，套设于所述工艺管外侧；加热组件，套设于所述衬管外侧，用于对所述衬管加热。17.如权利要求16所述的用于薄膜沉积的炉管，其特征在于，所述衬管的外侧设置有至少一对射频电极。18.一种使用炉管基于化学气相沉积(CVD)进行薄膜沉积的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将多片基板装载至晶舟的多层支撑件上，然后将晶舟装载至工艺管的内部，在工艺管内部的供气管侧壁上设置多层供气孔，工艺气体通过多层供气孔沿着工艺管长度方向由下至上向每层基板供气，其中将供气管上的供气孔的分布面积设置成沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，使得向工艺管内部每层基板供气量相同；步骤2：工艺气体在每层基板表面进行薄膜沉积；步骤3：在工艺管侧壁上设置多层排气孔，过剩的工艺气体通过多层排气孔排气，其中将工艺管侧壁上的排气孔的分布面积设置成沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，使得每层基板的排气量相同，并通过气泵抽走。19.一种使用炉管基于化学气相沉积(CVD)进行薄膜沉积的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将多片基板装载至晶舟的多层支撑件上，然后将晶舟装载至工艺管的内部，在工艺管内部的供气管侧壁上设置多层供气孔，工艺气体通过多层供气孔沿着工艺管长度方向由下至上向每层基板供气，其中将供气管上的供气孔的分布面积设置成沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，使得向工艺管内部每层基板供气量相同；步骤2：工艺气体在射频电极的作用下解离为等离子体，在每层基板的表面进行薄膜沉积；步骤3：在工艺管侧壁上设置多层排气孔，过剩的工艺气体通过多层排气孔排气，其中将工艺管侧壁上的排气孔的分布面积设置成沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，使得工艺管内部每层基板的排气量相同，并通过气泵抽走。20.一种使用炉管基于原子层沉积(ALD)进行薄膜沉积的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将多片基板装载至晶舟的多层支撑件上，然后将晶舟装载至工艺管的内部，在工艺管内部的供气管侧壁上设置多层供气孔，第一种工艺气体通过多层供气孔沿着工艺管长度方向由下至上向每层基板供气，其中将供气管上的供气孔的分布面积设置成沿工艺管侧壁的长度方向由上至下逐渐减小，使得向工艺管内部每层基板供气量相同；步骤2：第一种工艺气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晖，张山，周冬成，沈辉，吕策，朴载成，金宗焕，张大海，张晓燕，王俊，贾社娜，王坚，
申请(专利权)人：盛帷半导体设备上海有限公司盛美半导体设备韩国有限公司清芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：