CN203923461U - 一种扩散炉用石英管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扩散炉用石英管，包括具有一个内腔的管体，管体的一端设置有多个进气口，管体的另一端设置有一个排气口，特点是内腔内设置有一块圆形通气板或多块沿管体的轴向间隔排列的圆形通气板，圆形通气板的外周壁与内腔的内周壁密封连接，圆形通气板上均匀排布有通气孔，使用时沿气流方向硅片置于圆形通气板的下游；优点是能够提高多种气体在管体内混合的径向均匀性，使得杂质源气体在接触到硅片时能够均匀弥漫在硅片上，从而提高芯片的良品率。

Description

一种扩散炉用石英管

技术领域

本实用新型涉及一种石英管，尤其是涉及一种扩散炉用石英管。

背景技术

扩散炉是半导体生产线前工序的重要工艺设备之一，用于大规模集成电路、分立器件、电力电子、光电器件和光导纤维等行业的扩散、氧化、退火、合金及烧结等工艺。扩散炉与其内的石英管相配合，常用于半导体硅片的高温扩散，进而生产得到芯片。目前常规的扩散炉用石英管设置在扩散炉的腔体内，并通过加热扩散炉来升温，其中石英管的一端设置有多个分别用于通入多种高纯气体（如氩气、氮气、氧气等）及杂质源气体的进气口，石英管的另一端设置有用于排出多余气体的排气口。在扩散工艺过程中，待扩散的硅片置于石英管中央，石英管在扩散炉的腔体内升温至1250℃，多种高纯气体及杂质源气体从进气口进入管内，杂质源气体在高温下反应并扩散进入硅片内，多余的气体则从排气口排出。然而，从进气口通入的多种高纯气体及杂质源气体间密度差异较大，在进入管内后便形成层流，即密度小的气体在最上面，并且从上到下气体的密度依次增大，如氩气在最上面，氮气其次，氧气再次，杂质源气体在最下面。这些混合不均的气体在遇到硅片后，反应速度及扩散速度随高度的变化而变化，导致杂质源气体在硅片的上、下部分扩散浓度不均；此外，硅片的直径越大，杂质源气体在硅片上浓度的离散性越大。上述情况最终都将影响芯片的良品率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种扩散炉用石英管，其能够有效地提高杂质源气体在硅片上扩散的径向均匀性，从而能够提高芯片的良品率。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种扩散炉用石英管，包括具有一个内腔的管体，所述的管体的一端设置有多个进气口，所述的管体的另一端设置有一个排气口，所述的内腔内设置有一块圆形通气板或多块沿所述的管体的轴向间隔排列的圆形通气板，所述的圆形通气板的外周壁与所述的内腔的内周壁密封连接，所述的圆形通气板上均匀排布有通气孔，使用时沿气流方向硅片置于所述的圆形通气板的下游。

所述的圆形通气板一体焊接在所述的内腔内。

所述的圆形通气板可拆卸地安装在所述的内腔内。

所述的圆形通气板为圆形的高纯石英板。

所述的通气孔的直径为0.5~20mm。

所述的内腔内设置有多块沿所述的管体的轴向间隔排列的圆形通气板，相邻两块所述的圆形通气板之间的距离为10~500mm。

使用时硅片与最靠近硅片的所述的圆形通气板之间的距离为10~100mm。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：多种高纯气体及杂质源气体分别由多个进气口进入内腔后，由于各气体之间的密度差异便形成层流，随后遇到圆形通气板被阻后形成压力差，在该压力差的作用下，多种气体间相互扰动，并在扰动过程中相互混合而趋向均匀，尤其经过多块圆形通气板的作用，多种气体混合更加均匀；使用时，硅片置于圆形通气板与排气口之间，圆形通气板的作用使得多种气体混合充分，提高了杂质源气体扩散的径向均匀性，使得杂质源气体在接触到硅片时能够均匀弥漫在硅片上，从而提高芯片的良品率。

附图说明

图1为实施例的剖面示意图；

图2为圆形通气板A-A截面的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

一种扩散炉用石英管，包括具有一个内腔2的管体1，管体1的一端设置有四个进气口3，分别用于通入氧气、氮气、氩气和杂质源气体，管体1的另一端设置有一个排气口4；内腔2内一体焊接有两块沿管体1的轴向间隔排列的圆形通气板5，两块圆形通气板5的间距为10mm；圆形通气板5的外周壁与内腔2的内周壁密封，圆形通气板5上均匀排布有通气孔6，通气孔6的直径为2mm；使用时沿气流方向硅片置于圆形通气板5的下游，且硅片7与最靠近硅片7的圆形通气板5之间的距离为25mm；在此，圆形通气板5为圆形的高纯石英板。在实际应用中，管体1置于扩散炉8内，硅片7一般置于内腔2的中央，氧气、氮气、氩气和杂质源气体分别由多个进气口3进入，依次通过两块圆形通气板5后各气体间发生扰动并趋向混合均匀，再与硅片7接触并在硅片7上扩散，多余的气体则从排气口4排出。

在其他具体应用中，圆形通气板5也可以是可拆卸地密封安装在内腔2内的，此时圆形通气板5的外径与内腔2的内径一致，通过推送装置将圆形通气板5推入管体1内；通气孔6的直径可以设置在0.5~20mm范围内；在空间和成本允许下，圆形通气板5设置的块数越多，多种气体在内腔2内混合地越充分，越能有效地提高多种气体扩散的径向均匀性，降低径向离散性，因此，内腔2内可以设置多块圆形通气板5，且相邻两块圆形通气板5之间的距离可以设置为10~500mm；使用时硅片7与相邻的圆形通气板5之间的距离可以设置为10~100mm。

本实用新型的工作原理如下：多种高纯气体及杂质源气体进入管体后，由于气体间的密度差形成层流，在遇到第一块圆形通气板被阻后形成压力差，而这一压力差使得多种气体间发生相互扰动，在扰动过程中相互混合，同理在遇到后续的圆形通气板后同样发生气体间扰动，多种气体径向上更加趋向混合均匀。因此，本实用新型能够有效地提高多种气体在管体内扩散的径向均匀性，降低径向离散性，这一作用通常能将气体扩散浓度的径向离散性由10%降低至3%，从而提高芯片的良品率。

Claims (7)

1.一种扩散炉用石英管，包括具有一个内腔的管体，所述的管体的一端设置有多个进气口，所述的管体的另一端设置有一个排气口，其特征在于所述的内腔内设置有一块圆形通气板或多块沿所述的管体的轴向间隔排列的圆形通气板，所述的圆形通气板的外周壁与所述的内腔的内周壁密封连接，所述的圆形通气板上均匀排布有通气孔，使用时沿气流方向硅片置于所述的圆形通气板的下游。

2.根据权利要求1所述的一种扩散炉用石英管，其特征在于所述的圆形通气板一体焊接在所述的内腔内。

3.根据权利要求1所述的一种扩散炉用石英管，其特征在于所述的圆形通气板可拆卸地安装在所述的内腔内。

4.根据权利要求2或3所述的一种扩散炉用石英管，其特征在于所述的圆形通气板为圆形的高纯石英板。

5.根据权利要求1所述的一种扩散炉用石英管，其特征在于所述的通气孔的直径为0.5~20mm。

6.根据权利要求1所述的一种扩散炉用石英管，其特征在于所述的内腔内设置有多块沿所述的管体的轴向间隔排列的圆形通气板，相邻两块所述的圆形通气板之间的距离为10~500mm。

7.根据权利要求1所述的一种扩散炉用石英管，其特征在于使用时硅片与最靠近硅片的所述的圆形通气板之间的距离为10~100mm。