[发明专利]多晶硅制备之立式炉管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造设备技术领域，尤其涉及一种多晶硅制备之立式 炉管及其制备方法。

背景技术

多晶硅(Poly-Si)在集成电路中广泛应用，被用作晶体管栅电极(Transistor GateElectrode)、电路互联(InterconnectionCircuits)、电阻器(Resistor) 等。随着集成电路向高集成度和低线宽发展，对多晶硅的要求越来严格。即 要求多晶硅有高的表面平整度、好的填充吸附能力、硅片与硅片间均匀的晶 粒大小。

多晶硅的制备受温度和压力的影响，不同的温度和压力会得到不同大小 晶粒分布和表面的平整度。一般500～570℃为不定形硅(Amorphous)，570～ 600℃为不定形硅和微晶(Microcrystal)，600～650℃为多晶硅(PolyCrystal)。 当反应温度小于500℃时，生长速率过低而不能用于生产；而当温度大于650℃ 时，则表面平整度过于粗糙。

通常地，多晶硅用炉管的低压化学气相沉积工艺(LPCVD)来制备。炉 管制备多晶硅具有成本低、产量大，工艺安全等优点。炉管为批量的生产， 通常一个批次100片硅片，并在晶舟上设置监控片、当控片、产品片三种，且 需要保证100片硅片的多晶硅厚度和晶粒大小均匀度一致。

但是，传统的炉管中同批次的硅片虽然压力一致，但是晶舟不同位置上 温度具有差异，则硅片在不同的反应温度下获得的多晶硅之晶粒大小不一。 另一方面，在本领域通常通过所述监控片的数据来监控和推测产品片的数据。 在各点温度相同时，由于特气的消耗，导致特气气体在晶舟的上、中、下不 同位置附件的浓度不一样，进而导致位于晶舟上、中、下的3片监控片厚度存 在差异。为了消除晶舟三个位置的厚度差异，现有的方式是通过改变所述三 个位置附件的温度设定。即，增加厚度低的位置处的温度，降低厚度高的位 置处的温度。同时，温度的差异势必使得多晶硅晶粒均匀度受到影响。

寻求一种结构简单、工艺方便，且能制备表面平整度高、填充吸附能力 好、晶粒大小均一的立式炉管已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之 一。

故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验， 积极研究改良，于是有了本发明一种多晶硅制备之立式炉管及其制备方法。

发明内容

本发明是针对现有技术中，传统的炉管中同批次的硅片虽然压力一致， 但是晶舟不同位置上温度具有差异，进而导致多晶硅之晶粒大小不一；或是 在各点温度相同时，由于特气的消耗，导致浓度不一样，进而使得多晶硅晶 粒均匀度受到影响等缺陷提供一种多晶硅制备之立式炉管。

本发明之又一目的是针对现有技术中，传统的炉管中同批次的硅片虽然 压力一致，但是晶舟不同位置上温度具有差异，进而导致多晶硅之晶粒大小 不一；或是在各点温度相同时，由于特气的消耗，导致浓度不一样，进而使 得多晶硅晶粒均匀度受到影响等缺陷提供一种利用所述立式炉管制备多晶硅 的方法。

为实现本发明之第一目的，本发明提供一种多晶硅制备之立式炉管，所 述多晶硅制备之立式炉管，包括：壳体，内设多晶硅制备之立式炉管的各功 能部件；外石英管和内石英管，所述外石英管和所述内石英管之间形成气体 通路；具有硅片的晶舟，所述晶舟上设置硅片，所述晶舟并承载在位于所述 壳体内之底部的基座上；间隔独立设置的第一进气管路、第二进气管路、第 三进气管路，所述第一进气管路、所述第二进气管路，以及所述第三进气管 路之出气口分别位于所述晶舟的不同高度处；排气管路，设置在所述壳体之 异于所述第一进气管路、第二进气管路、第三进气管路的一侧之底部。

可选地，所述第一进气管路、第二进气管路、第三进气管路均为多晶硅 制备之反应特气管路。

可选地，所述反应特气管路内流通之反应特气为硅烷气体。

可选地，所述多晶硅制备之立式炉管内的温度为550～630℃。

可选地，所述多晶硅制备之立式炉管内的工艺气压为0.2～1Torr。

可选地，所述第一进气管路之出气口位于所述晶舟之底部基座高度处， 所述第二进气管路之出气口位于所述晶舟之三分一的高度处，所述第三进气 管路之出气口位于所述晶舟之三分二的高度处。

为实现本发明之又一目的，本发明提供一种多晶硅制备之立式炉管制备 多晶硅的方法，所述多晶硅制备之立式炉管制备多晶硅的方法，包括：