专利名称：一种卧式炉管及生产原位参杂多晶硅的方法
技术领域：
本发明属于半导体器件生产制造领域，特别涉及一种卧式炉管及其生产原位参杂 多晶硅的方法。
背景技术：
原位参杂多晶硅现已被广泛的应用到IC和太阳能电池生产中。在现今的集成电 路和太阳能电池制造中，原位掺杂多晶硅常用作元件的导电材料，如CMOS中栅氧的导电 层，它的优点是可以通过调节PH3和SiH4的流量来满足不同电阻率的需求，原位参杂多晶 硅生产过程中多晶硅沉积和参杂这两步同时进行，从而达到产品所需的要求。这种工艺具 有电阻可控以及生产周期短等优点。目前业界在6寸及6寸以下的生产线常用卧式炉管合成原位掺杂多晶硅。其工作 原理是将磷烷和硅烷注入到卧式炉管的反应腔中，在反应腔中安装有用于放置原位掺杂多 晶硅的舟，磷烷和硅烷注入反应腔后，进行反应合成原位掺杂多晶硅，磷烷和硅烷的反应方 程如下2PH3 — 2P+3H2SiH4 — Si+2H2在现有技术中，由于注入到反应腔中的磷烷和硅烷在反应腔内可能会出现分布不 均勻的情况，这样在合成原位掺杂多晶硅时，会影响多晶硅的均勻性，从而影响到多晶硅的质量。由上述分析，不难发现，现有技术中存在以下问题合成原位掺杂多晶硅时多晶硅 的均勻性较差。
发明内容
为了解决现有技术合成原位掺杂多晶硅时多晶硅的均勻性较差的问题，本发明实 施例提供了一种用于生产原位参杂多晶硅的卧式炉管，包括管体11和管体11包围的反应 腔16，管状的气体注入器15沿管体11轴向方向伸入反应腔16中，注入器15的管壁17上 开有多个小孔18，远离气体注入的一端20封闭。本发明实施例还提供一种采用卧式炉管生产原位参杂多晶硅的方法，将磷烷和硅 烷通过如权利要求1所述的卧式炉管的注入器15注入到反应腔16，反应腔16中的压力 为400士 100mt，温度为560士20度，流经注入器15的磷烷的流量为10士5ml、硅烷流量为 100士20ml ；注入腔体15的磷烷和硅烷进行反应形成原位掺杂多晶硅。由上述本发明提供的具体实施方案可以看出，正是由于通过注入器15注入反应 气体使得磷烷和硅烷在炉管腔体内分布均勻，改善了原位掺杂多晶硅厚度均勻性，将均勻 度控制在3%以内，同时使得原有每次只能在3个舟上反应形成合格的原位掺杂多晶硅，现 在可以在8个舟上反应形成厚度均勻性合格的原位掺杂多晶硅即均勻度控制在3%以内，因此提高了产量，进而生产同样数量的原位掺杂多晶硅，节约了磷烷和硅烷气体的用量。
图1为本发明提供的第一实施例卧式炉管结构图；图2为本发明提供的第一实施例卧式炉管的注入器的俯视图。
具体实施例方式为了解决现有技术中存在以下问题合成原位掺杂多晶硅时多晶硅的均勻性较 差。本发明实施例提供一种用于生产原位参杂多晶硅的卧式炉管，管体11和管体11包围的 反应腔16，在管体11的炉口端12，管状的气体注入器15沿管体11轴向方向伸入反应腔16 中，注入器15的管壁17上开有多个小孔18，远离气体注入的一端20封闭。由于通过注入 器15注入反应气体使得磷烷和硅烷在炉管腔体内分布均勻，改善了原位掺杂多晶硅厚度 均勻性，将均勻度控制在3%以内，同时使得原有每次只能在3个舟上反应形成合格的原位 掺杂多晶硅，现在可以在8个舟上反应形成合格的原位掺杂多晶硅(均勻度在3%以内)， 提高了产量，进而节约了磷烷和硅烷气体的用量。本发明提供的第一实施例是一种用于生产原位参杂多晶硅的卧式炉管，如图1所 示，包括管体11和管体11包围的反应腔16，反应腔16提供用于反应气体磷烷和硅烷进 行反应的空间，在管体11的炉口端12与管体11轴向垂直安装有法兰13，法兰13上开有气 体注入端口 14，反应气体磷烷和硅烷可通过注入端口 14注入到反应腔16，管状的气体注入 器15沿管体11轴向方向由管体11的炉尾端19伸入反应腔16中，反应气体磷烷和硅烷可 通过注入器15注入到反应腔16，当然注入器15还可沿管体11轴向方向，由炉口端12穿过 法兰13伸入反应腔16中，当通过注入端口 14单独注入反应气体，即磷烷和硅烷时，每次可 生产出3舟原位掺杂多晶硅厚度均勻性合格的原位掺杂多晶硅，通过注入端口 14和注入器 15同时注入反应气体时，每次可生产出8舟原位掺杂多晶硅厚度均勻性合格的原位掺杂多 晶硅，其中注入器15如图2所示，注入器15的管壁17上开有9个小孔18，小孔18的数量 为9，依次交错开在气体注入器15的管壁17两边，靠近炉尾端19的第一个出气小孔18距 炉尾端19的距离为788士5毫米，相邻两个出气小孔18之间的距离为63. 5士5毫米，出气 小孔18的直径为1. 32士0. 2毫米。该注入器15，固定于舟22的底面23与管体11的内壁 24之间，出气小孔18的轴线方向与底面23平行，其中舟22固定于反应腔16内。当然本实 施例不具体限定小孔18的数量，其数量大于1个即可，可以是2、3、5、8、10个等，注入器15 内径为6毫米，外径为10毫米，远离气体注入的一端20封闭，由于反应腔16内进行反应时 需要高温高压注入器15的材料应选择耐腐蚀的材料例如高纯石英。本发明提供的第二实施例是一种采用卧式炉管生产原位参杂多晶硅的方法，包 括通过如前述的卧式炉管的气体注入端口 14，将待反应气体即磷烷和硅烷注入到反应腔 16，同时，通过如前述的卧式炉管的注入器15注入到反应腔16。此时将反应腔16中的压力 设为400 士 IOOmt，温度设为560 士 20度，对流经注入器15的磷烷的流量进行控制，将流量控 制在10士5ml/分钟、硅烷流量为100士20ml/分钟，对流经注入端口 14的磷烷的流量也进 行控制，将流量控制在30士 IOml/分钟、硅烷流量为400士 IOOml/分钟。在对反应气体的流 量进行控制时，可根据原位参杂多晶硅工作参数的实际需求，在上述范围内调整磷烷和硅烷的流量。注入反应腔16的磷烷和硅烷进行反应形成原位掺杂多晶硅。采用本方法制造 原位参杂多晶硅，可以在8个舟上反应形成的原位掺杂多晶硅在厚度均勻性上合格，将均 勻度控制在3%以内。本实施例中优选在6寸及6寸以下的生产线常用卧式炉管合成原位掺杂多晶硅。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
一种用于生产原位参杂多晶硅的卧式炉管，包括管体11和管体11包围的反应腔16，其特征在于，管状的气体注入器15沿管体11轴向方向伸入反应腔16中，注入器15的管壁17上开有多个小孔18，远离气体注入的一端20封闭。
2.如权利要求1所述的卧式炉管，其特征在于，在管体11的炉口端12，与管体11轴向 垂直安装有法兰13，法兰13上开有气体注入端口 14。
3.如权利要求1所述的卧式炉管，其特征在于，注入器15的管壁17上有9个出气小孔 18，依次交错开在气体注入器15的管壁17两边。
4.如权利要求3所述的卧式炉管，其特征在于，注入器15由管体11的炉尾端19伸入 炉管管体11的反应腔16中。
5.如权利要求4所述的卧式炉管，其特征在于，靠近炉尾端19的第一个出气小孔18距 炉尾端19的距离为788士5毫米，相邻出气小孔18之间的距离为63. 5士5毫米，出气小孔 18的直径为1.32士0.2毫米。
6.如权利要求1所述的卧式炉管，其特征在于，注入器15内径为6毫米，外径为10毫米。
7.如权利要求1所述的卧式炉管，其特征在于，注入器15材料为高纯石英。
8.如权利要求1所述的卧式炉管，其特征在于，反应腔16内固定有放置原位参杂多晶 硅21的舟22，注入器15固定于舟22的底面23与管体11的内壁24之间，出气小孔18的 轴线方向与底面23平行。
9.一种采用卧式炉管生产原位参杂多晶硅的方法，其特征在于，将磷烷和硅烷通 过如权利要求1所述的卧式炉管的注入器15注入到反应腔16，反应腔16中的压力为 400士 lOOmt，温度为560士20度，流经注入器15的磷烷的流量为10士5ml、硅烷流量为 100士20ml ；注入反应腔16的磷烷和硅烷进行反应形成原位掺杂多晶硅。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，将磷烷和硅烷通过注入器15注入到反应 腔16的同时，还通过卧式炉管的气体注入端口 14注入到反应腔16，流经注入端口 14的磷 烷的流量为30士 10ml、硅烷流量为400士 100ml。
全文摘要
本发明公开了一种卧式炉管及生产原位参杂多晶硅的方法，为了解决现有技术中合成原位掺杂多晶硅时多晶硅的均匀性较差的问题，本发明公开一种用于生产原位参杂多晶硅的卧式炉管，包括管体11和管体11包围的反应腔16，管状的气体注入器15沿管体11轴向方向伸入反应腔16中，注入器15的管壁17上开有多个小孔18，远离气体注入的一端20封闭，正是由于通过注入器15注入反应气体使得磷烷和硅烷在炉管腔体内分布均匀，改善了原位掺杂多晶硅厚度均匀性。
文档编号C01B33/029GK101993079SQ200910091580
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月26日 优先权日2009年8月26日
发明者徐威, 黄辛庭 申请人:北大方正集团有限公司;深圳方正微电子有限公司