CN102110627B - 用于垂直氧化炉管的三柱石英舟 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于垂直氧化炉管的三柱石英舟，包括上盖、底板、三根垂直立柱，垂直立柱的顶端连接环形上盖，底端连接环形底板，立柱内侧设有硅片槽，第一立柱、第二立柱相对于中心立柱对称设置；所述中心立柱与两根立柱之间分别设有加强柱，加强柱的截面为半圆形。所述加强柱与相邻的立柱之间设有多根弧形的加强肋。本发明应用于常压高温条件下的垂直氧化炉管，能够在高温条件下有效延长形变周期，明显改善制品的颗粒状况，延长使用寿命，降低生产成本。

Description

用于垂直氧化炉管的三柱石英舟

技术领域

本发明涉及一种集成电路制造设备，具体涉及一种用于垂直氧化炉管的三柱石英舟。

背景技术

在集成电路制造厂(IC foundry)中，采用常压高温氧化炉管工艺，以热氧化生长的方式在硅片上生成二氧化硅，用于Gate Oxide(栅氧化)，Pad Oxide(垫层氧化)，Sac Oxide(牺牲氧化)或Field Oxide(场氧化)，也可以用作Anneal(退火)和Well Drive(阱驱动)等工艺。以上工艺的反应温度范围从800℃到1100℃不等，而反应压力一般接近大气压。

常压高温氧化炉管工艺在垂直炉管中进行，垂直炉管内部的反应腔体为常压高温条件，硅舟垂直设置于垂直炉管的反应腔体内，硅片则水平放置于硅舟上。

根据制作材料的不同，硅舟分为石英舟和碳化硅舟，一般工艺采用耐高温的石英舟，其熔点1750℃；在Anneal和Well Drive的工艺，则采用耐高温性能更好的碳化硅(SiC)材料制成的硅舟，其熔点2700℃左右，但是其价格大约是石英舟的6～7倍。

在有些特殊的功率器件的制作工艺中，会用到DCE Gate Oxide(二氯乙烯栅氧化)工艺，其反应温度为1050℃。由于碳化硅舟的制作工艺，其本身带有相对于石英较多的金属杂质(K、Ca较多)，会使器件失效，故不适宜应用到此工艺，目前还是沿用石英舟。

由于支撑硅片的垂直立柱(rod)的个数不同，硅舟的外形结构也不相同，根据垂直立柱的个数，硅舟分为三柱舟(3-rod)和四柱舟(4-rod)。

在DCE Gate Oxide工艺中，采用3-rod石英舟有利于改善制品颗粒状况。如图1、图2所示，该3-rod石英舟包括上盖1、底板2、三根垂直立柱3，上盖1和底板2为尺寸相同的环形，垂直立柱3的顶端连接环形上盖1，底端连接环形底板2。立柱内侧设有多个硅片槽(slot)，硅片槽沿立柱的轴向排列，用于支撑硅片。上盖与底板之间还设有两根加强柱。

立柱的截面为圆形，两根立柱相对于中心立柱对称设置，且该两根立柱的连线偏离上盖和底板的直径；两根加强柱设置于立柱的一侧，两根加强柱的连线为上盖和底板的直径。

这种3-rod石英舟在高温炉中的使用寿命很短，造成非常高的生产成本(3-rod石英舟报废频度大约为65炉)。

因此目前DCE Gate Oxide工艺采用使用寿命较长的4-rod石英舟，其报废频度大约为240炉。但是，在作业过程中，4-rod石英舟承载着硅片由室温进入800℃的反应腔体，以及从800℃的反应腔体到室温的过程中，由于温度的变化，会造成硅片和舟发生形变，多余的一个石英舟支撑点(三点支撑一个平面)很容易与硅片摩擦产生的颗粒掉到下面一片硅片的表面，这些颗粒会影响器件造成其功能失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于垂直氧化炉管的三柱石英舟，它可以在延长使用寿命的前提下改善制品的颗粒状况，提高制品的良率。

为解决上述技术问题，本发明用于垂直氧化炉管的三柱石英舟的技术解决方案为：

包括上盖、底板、三根垂直立柱，垂直立柱的顶端连接环形上盖，底端连接环形底板，立柱内侧设有硅片槽，第一立柱、第二立柱相对于中心立柱对称设置；所述中心立柱与两根立柱之间分别设有加强柱，加强柱的截面为半圆形。

所述加强柱与相邻的立柱之间设有多根弧形的加强肋。

所述加强肋沿立柱的轴向分布。

所述加强柱和/或三根垂直立柱的一侧设有加强杆。

所述中心立柱的直径大于立柱的直径。

所述加强柱与石英舟中心的连线与中心立柱与石英舟中心的连线之间的夹角为45°。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明应用于常压高温条件下的垂直氧化炉管，能够在高温条件下有效延长形变周期，明显改善制品的颗粒状况，延长使用寿命，降低生产成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有技术三柱石英舟的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明用于垂直氧化炉管的三柱石英舟的结构示意图；

图4是图3中的A-A剖视图。

图中附图标记说明：

1为上盖，    2为底板，    30为垂直立柱，

3为加强柱，  31为加强杆， 4为加强肋，

A为第一立柱，B为第二立柱，C为中心立柱。

具体实施方式

本发明用于垂直氧化炉管的三柱石英舟，包括上盖1、底板2、三根垂直立柱，上盖1和底板2为尺寸相同的环形，垂直立柱的顶端连接环形上盖1，底端连接环形底板2。立柱内侧设有多个硅片槽(slot)，硅片槽沿立柱的轴向排列，用于支撑硅片。

立柱的截面为圆形，其中第一立柱A、第二立柱B相对于中心立柱C对称设置，且该两根立柱A、B的连线偏离上盖1和底板2的直径。中心立柱C的直径大于另两根立柱A、B。

本发明两根立柱A、B之间的中心立柱C的直径大于另两根，能够增加支撑硅片的接触面积，支撑硅片更稳定，防止硅片掉落。

本发明通过三根立柱A、B、C支撑硅片，能够有效降低颗粒的数量，颗粒发生概率从6％～10％降低到小于1％，提高了产品的良率。

中心立柱C与另两根立柱A、B之间分别设有加强柱3，加强柱3的截面为半圆形，加强柱3的圆弧面向外。加强柱3及三根立柱的一侧分别设有加强杆31。

加强柱3及加强杆31仅用于支撑舟的重量，增加舟的强度，使舟的耐温性更好；而半圆形的加强柱3及加强杆31均与硅片不接触。

加强柱3与石英舟中心的连线与中心立柱C与石英舟中心的连线之间的夹角为45°。

加强柱3与相邻的立柱A或B之间设有多根弧形的加强肋4，加强肋4沿立柱的轴向分布有四根。

加强肋4能够进一步增加舟的强度，减小舟的高温变形量。

如图3、图4所示的用于垂直氧化炉管的三柱石英舟，三根垂直立柱长933mm，第一、第二立柱A、B的直径为20mm，中心立柱C的直径为22mm；加强肋4的截面直径为10mm，加强柱3的半径为10mm，加强杆31的直径为10mm。

第一、第二立柱A、B及中心立柱C的内侧设有多个硅片槽(slot)，硅片槽沿立柱的轴向排列，槽宽206mm，两个硅片槽的间距为5.2mm。

本发明在不改变硅片的支撑位置的基础上，增加了舟的强度，使舟的耐高温性更好，使用寿命更长。

本发明应用于DCE Gate Oxide氧化炉管，反应温度1050℃，使用寿命可达300炉，较为显著地延长了石英舟的使用寿命，同时降低炉管正常的维护频度，节约生产成本，本发明的生产成本仅为现有技术的1/5，并且明显改善了颗粒状况。

本发明也可用于800℃～950℃的Gate Oxide，Pad Oxide，Sac Oxide等工艺。

本发明适用于任何垂直常压氧化炉管。

Claims (6)

1.一种用于垂直氧化炉管的三柱石英舟，包括上盖、底板、三根垂直立柱，垂直立柱的顶端连接环形上盖，底端连接环形底板，立柱内侧设有硅片槽，第一立柱、第二立柱相对于中心立柱对称设置；其特征在于：所述中心立柱与第一立柱、第二立柱之间分别设有加强柱，加强柱的截面为半圆形；所述加强柱和/或三根垂直立柱的一侧设有加强杆。

2.根据权利要求1所述的用于垂直氧化炉管的三柱石英舟，其特征在于：所述加强柱与相邻的立柱之间设有多根弧形的加强肋。

3.根据权利要求2所述的用于垂直氧化炉管的三柱石英舟，其特征在于：所述加强肋沿立柱的轴向分布。

4.根据权利要求1至3任一项所述的用于垂直氧化炉管的三柱石英舟，其特征在于：所述中心立柱的直径大于第一立柱、第二立柱的直径。

5.根据权利要求1至3任一项所述的用于垂直氧化炉管的三柱石英舟，其特征在于：所述加强柱与石英舟中心的连线与中心立柱与石英舟中心的连线之间的夹角为45°。

6.根据权利要求4所述的用于垂直氧化炉管的三柱石英舟，其特征在于：所述加强柱与石英舟中心的连线与中心立柱C与石英舟中心的连线之间的夹角为45°。

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