[其他]用反应气体淀积的材料制作半导体器件的方法及其设备

说明书

本发明涉及一种制作半导体器件的方法。按此方法将一些片状半导体材料安放在炉管内的反应管中加热。反应管的管壁上开有一些孔，使得每一种反应气体经过开孔进入反应管都在基片上淀积一层材料。然后，剩余气体从反应管的开放端排出。

本发明也涉及实现此方法的设备。

所说的方法特别适用于制造半导体器件，例如，器件中的多晶硅、SiO₂或Si₃N₄分别作为接触层、绝缘层和掩膜层。这种方法按严格要求来控制器件，特别是各层的厚度和成分。在按此法淀积各层时，反应管内的气压最好是低于一个大气压，这种工艺叫做“低压化学气相淀积”工艺，或简称LPCVD工艺。

由US-PSNO4232063中得知在公开段落中所描述的一种方法。反应气体流通过炉管，经过管壁上的开孔，从基片上流过反应管，使反应气体与反应管内的基片接触。反应管的作用是使反应气体在硅片上产生均匀分布，因而使基片上的半导体材料分布均匀。

上述已知方法的不足之处在于特别接近反应管壁开孔的基片上会淀积上成分不同于所用材料的微粒。当淀积含硅层（诸如多晶硅层、二氧化硅层或氮化硅层）时在工艺中以硅烷或二氯硅烷（如果必要还添加氧或氮的化合物）作为反应气体那么硅微粒可能含有氢、氯，有时可能还含有氧、氮。所以在所说的微粒层存在的部分，能显著地改变没有或稍微有一点微粒的那部分的厚度和成分。不希望的微粒的存在可以很容易地被观测到，因为有微粒层的部分有暗淡的外观（多晶硅）或变色（SiO₂，Si₃N₄），而不是光亮的外观。

特别针对此目的，本发明必须提供一种在公开段落中所描述的方法，使得有可能在一些半导体片上淀积一层半导体材料，并且大大地减小所说的成分不同的微粒的出现。

本发明基于公认的事实：所说的成分不同的微粒是在反应气体中分子间碰撞时发生作用得到的，也就有可能通过使气体恰当地输运的方法来防止这些微粒淀积到基片上。

为此目的，依照本发明，在公开段落中所提到的方法其特征是沿着反应管壁的外侧在炉子内产生反应气体流，仅气流的一部分经管壁的开孔进入反应管，使反应气体通过基片。试验表明，由于采用此种方法，片子不出现或基本不出现变色或暗淡斑点，因而淀积在基片上成分不同的微粒显著地减少。可以推测，仅由沿着反应管壁的外边的气流来携带比较大的微粒。因而通过管壁上的开孔进入反应管的气体中，大量的是分子较小的反应气体，少量的是气流中较大的微粒。因此，进入反应管的气体的大微粒很少，这不仅与沿反应管壁流动的气体相比较，而且特别与已知的已说明的方法通过反应管的气体相比较是很少的。因为按照本发明的方法，进一步说是基片的放置距反应管壁上的开孔很近，而且还因为反应管内部的反应气体的浓度较低。所以在气体碰到基片之前在反应气体内因不流动而形成微粒的可能性是很小的。因此，在到达基片的气体中，所说的大微粒也是微乎其微的，以致大大地减小在基片上的淀积。

依本发明的最佳方案其特征是，在管壁开孔的前边、反应管的内部安置一个致密的挡板。依本发明在一个很实用的方案中，用一个一端封闭的基片载体制成致密的挡板。基片载体一放在反应管的位置，反应管壁上的开孔就被屏蔽了。其结果是淀积在基片上的大微粒甚至可进一步减少。而且，这种挡板与有一层淀积物的基片一起从加热炉取出后，是很容易清洗的。

本发明还涉及实现此方法的设备。这种设备具有一个安置在炉子内部的反应管，管内的若干半导体材料片可以用安置在炉管外边的加热单元加热。反应管的管壁上开有一些孔，用来使反应气体进入反应管，并有一个开放端，用来排放剩余气体。依本发明，这种安排的特征是，反应管还有一个封闭端，与开放端相对。在工作期间，封闭端是对着从反应管通过的反应气体流动的方向的。于是所要求的气流能够仅仅沿反应管壁的外侧产生。为了用简单方法清洗两个管道，最好将反应管与炉管安装成可拆卸的。

下面参照附图，将以举例的方式，更完整地说明本发明。在附图中：

图1和图2表示依本发明的方法制造半导体器件的连续步骤。

图3是实现本发明的方法纵剖面结构视图。

图4是图3所示的从Ⅳ-Ⅳ线剖视的横截面的结构图。

附图只是简单示意图，没有给出标尺，但相应的部件是用相同的参考数码表示的。