[發(fā)明專(zhuān)利]硅氣體注射器及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680004839.6
• 申請(qǐng)日: 2006-02-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101321890A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 拉南·扎哈維;里斯·雷諾茲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 統(tǒng)合材料股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C16/00
• 分類(lèi)號(hào): C23C16/00;F16K51/00;B32B37/00
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 徐金國(guó);陳紅

本申請(qǐng)要求享有2005年2月23日提交的臨時(shí)申請(qǐng)60/655,483的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及半導(dǎo)體晶圓的熱處理。更明確而言，本發(fā)明涉及在熱處理 爐中的氣體注射器。

背景技術(shù)

批式熱處理持續(xù)使用于硅集成電路制作的數(shù)個(gè)階段中。低溫?zé)崽幚硗ǔＪ? 用氯化硅烷(chlorosilane)與氨為前驅(qū)物氣體并在溫度大約700℃的范圍內(nèi)利 用化學(xué)氣相沉積以沉積氮化硅層。其它低溫工藝包含多晶硅或二氧化硅的沉積 工藝或其它使用較低溫的工藝。高溫工藝包含氧化、退火、硅化反應(yīng) (silicidation)、以及其它通常使用較高溫(例如高于1000℃或甚至1200℃) 的工藝。

大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)通常使用垂直爐與支撐大量晶圓于爐中的垂直晶圓塔，該 多個(gè)組件的裝配繪示于圖1的概要剖面圖中。爐10包含熱絕緣加熱器容器 (thermally?insulating?heater?canister)12，其支撐電阻加熱線(xiàn)圈14，而電阻加 熱線(xiàn)圈14則由圖中未顯示的電源來(lái)供予能源。通常由石英所組成的鐘型罩 (bell?jar)16包含一個(gè)頂部且安裝于加熱線(xiàn)圈14內(nèi)。可使用一個(gè)安裝于鐘型 罩16內(nèi)的開(kāi)放式襯墊(open-ended?liner)18。支持塔20位于基座22上，且 在工藝中基座22與支持塔22通常被襯墊18所包圍。塔20包含垂直設(shè)置的溝 槽，用以容納多個(gè)水平設(shè)置的晶圓，以進(jìn)行批式熱處理。主要設(shè)置在塔20與 襯墊18之間的氣體注射器24在其上端具有一出口，以將工藝氣體注射到襯墊 18以?xún)?nèi)。未繪示出的真空泵將工藝氣體經(jīng)由鐘型罩16的底部移除。加熱器容 器12、鐘型罩16與襯墊18可垂直升高，以傳送晶圓進(jìn)出塔20，不過(guò)在一些 組態(tài)中，當(dāng)升降機(jī)升高與降低基座22及載入塔20進(jìn)出爐10的底部時(shí)，上述 組件維持固定不動(dòng)。

上層密封的鐘型罩16容易使?fàn)t10在中間與上層部分有大致均勻的高溫。 此即為熱區(qū)(hot?zone)，在此熱區(qū)的溫度受到控制，以供最佳化熱處理。然 而，鐘型罩16的開(kāi)放底端與基座22的機(jī)械支持會(huì)使得爐下端具有較低溫度， 此低溫經(jīng)常會(huì)使諸如化學(xué)氣相沉積之類(lèi)的工藝無(wú)法完全地有效進(jìn)行。因此，熱 區(qū)可能不包含塔20中的一些較低溝槽。

公知的低溫應(yīng)用中，塔、襯墊與注射器由石英或融熔硅(fused?silica)所 構(gòu)成。然而，石英塔與注射器可被硅塔與注射器所取代。圖2中所顯示的便是 一種硅塔構(gòu)型的正交投射視圖，其可從美國(guó)加州森尼維耳市(Sunnyvale)的 Integrated?Material公司所購(gòu)得。上述硅塔的制造闡述于由Boyle等人所申請(qǐng)的 美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6455395中，在此引入其全部?jī)?nèi)容作為參考。硅襯墊的說(shuō)明則闡述 于2001年5月18日由Boyle等人申請(qǐng)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)案09/860392中，該案 的美國(guó)公開(kāi)號(hào)為US?2002/170486。

硅注射器已可于Integrated?Materials公司所購(gòu)得。然而，上述裝置中的形 成長(zhǎng)管(long?straw)的兩個(gè)殼層(shell)之間是使用含鉛的黏著劑。雖然鉛的 使用量相當(dāng)?shù)停亲詈媚芡耆苊庠诠に嚑t中使用鉛，因?yàn)殂U在爐中會(huì)嚴(yán)重 降低已形成的半導(dǎo)體硅結(jié)構(gòu)。要在兩個(gè)殼層的長(zhǎng)度上形成縫密封(seam?leak tight)黏結(jié)也是一大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明包含一種可在爐中使用的硅注射器系統(tǒng)，其中注射器套管(tube) 或長(zhǎng)管(straw)由兩個(gè)以旋涂玻璃(SOG)黏著劑接合在一起的硅殼層所組 成，此黏著劑較佳地包含硅粉體。本發(fā)明也包含硅彎管(elbow)以及供給套 管(supply?tube)，此二者以含SOG的黏著劑而黏接在一起。

本發(fā)明更包含制作上述硅注射器系統(tǒng)的方法。

本發(fā)明的另一個(gè)態(tài)樣包含利用超音波攪拌氧化硅形成劑與硅粉體的混合 物，以在施加該混合物至待接合與退火的硅組件之前，先使其均勻混入含SOG 的黏著劑中。

本發(fā)明更包含一種具有全硅(all-silicon)熱區(qū)的退火爐，該熱區(qū)包含塔、 注射器與緩沖板晶圓(baffle?wafer)，以及利用該退火爐來(lái)制作硅集成電路的 用途。

附圖說(shuō)明

圖1為包含塔、注射器套管(injector?tube)與襯墊的退火爐的剖面圖；

圖2為本發(fā)明的注射器套管實(shí)施例的正交投射視圖；

圖3為圖2的注射器套管的連接器零件的正交投射視圖；