CN205152398U - 一种双排气管扩散炉用石英管 - Google Patents

一种双排气管扩散炉用石英管 Download PDF

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Abstract

本实用新型属于半导体领域,涉及一种双排气管扩散炉用石英管,管体的一端顶部并排设置有两个进气口,每个进气口均连通有进气管,每个进气管从管体内通向管体的另一端且管端封闭,位于管体内的进气管下表面均匀开设有进气孔;所述的管体的一端底部设置有两个排气口,每个排气口均连通有排气管,分别为N2回收管和废气排气管,每个排气管从管体内通向管体的另一端且管端封闭,位于管体内的排气管上表面均匀开设有排气孔。本实用新型能够将扩散反应前预通的氮气单独收集,以便处理后再次利用,节约了原料,另外通过对传统喷淋式通气进行改进,既解决了产生层流的问题,又能够降低成本。

Description

一种双排气管扩散炉用石英管
技术领域
本实用新型属于半导体领域,涉及一种二极管芯片制备用扩散炉组件,具体涉及一种双排气管扩散炉用石英管。
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。
目前在扩散工艺中,扩散源主要分为气态源、液态源和纸源,纸源涂覆扩散目前已经成为主流技术手段。在纸源扩散工艺中,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℃,多种高纯气体从进气口进入管内,并与扩散源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,如氮气在上面,氧气在最下面。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,导致扩散源在硅片的上、下部分扩散浓度不均;此外,硅片的直径越大,扩散源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。
另外一种喷淋式通气方法虽然解决了反应气体产生层流的问题,但是所有气体只由一根进气管通入到炉膛内,这就需要在一根进气管上加工上多个进气口并连接外置的气源,但是由于进气管通常由石英或者碳化硅制成,因此在加工时就需要单独的模具,并且需要经常更换,造成成本的加大,且费时费力。
另外,在扩散反应前,需要先通入氮气排除管体内的空气,由于现有的扩散炉只有一个排气管,所以这部分氮气也会当做废气直接排放到废气净化设备中,造成了浪费。
实用新型内容
根据以上现有技术的不足,本实用新型提供一种双排气管扩散炉用石英管,能够将扩散反应前预通的氮气单独收集,以便处理后再次利用,节约了原料,另外通过对传统喷淋式通气进行改进,既解决了产生层流的问题,又能够降低成本。
本实用新型所述的一种双排气管扩散炉用石英管,包括具有一个内腔的管体,管体内置有石英舟,石英舟上均匀排列有硅片,其特征在于:所述的管体的一端顶部并排设置有两个进气口,每个进气口均连通有进气管,分别为N2进气管和O2进气管,每个进气管从管体内通向管体的另一端且管端封闭,位于管体内的进气管下表面均匀开设有进气孔;所述的管体的一端底部设置有两个个排气口,每个排气口均连通有排气管,分别为N2回收管和废气排气管,每个排气管从管体内通向管体的另一端且管端封闭,位于管体内的排气管上表面均匀开设有排气孔。
其中,优选方案如下:
进气孔和排气孔的直径为0.5~1.5mm。
进气管和排气管均为碳化硅材料制成。碳化硅材料化学稳定性好,使用寿命长。
本实用新型中,N2回收管和废气排气管分别连接氮气回收罐和废气处理罐,操作时,在预通氮气排空气阶段,打开N2回收管,关闭废气排气管,将氮气回收到氮气回收罐中,以便将氮气和空气做分离处理后再次利用;在扩散反应阶段,关闭N2回收管,打开废气排气管,所有的气体都将回到到废气处理罐中,由于该部分废气有毒,所以经过净化后再排放。
本实用新型所具有的有益效果是:采用双排气管设计,能够将预通氮气排空气阶段的氮气回收再次利用,节约了原料;区别于传统的喷淋式通气,传统的喷淋式通气只由一根进气管进气,本实用新型由两个进气管独立进气,避免了进气管制作时需要单独开模,减小了成本;喷淋式设计,磷源在硅片上浓度的离散性小,提高了芯片的良品率;可以避免气体层流的产生,进气管和排气管均能够横跨整个硅片区域,气体可以自上向下流动,流动更加均匀,磷源能够更好的在硅片上扩散。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为图1的截面视图;
图中:1、管体2、石英舟3、硅片4、N2进气管5、O2进气管6、进气孔7、N2回收管8、废气排气管9、排气孔。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述。
实施例1:
如图1和图2所示,一种双排气管扩散炉用石英管,包括具有一个内腔的管体1,管体1内置有石英舟2,石英舟2上均匀排列有硅片3,所述的管体1的一端顶部并排设置有两个进气口,每个进气口均连通有进气管,分别为N2进气管4和O2进气管5,每个进气管从管体1内通向管体1的另一端且管端封闭,位于管体内的进气管下表面均匀开设有进气孔6;所述的管体1的一端底部设置有两个个排气口,每个排气口均连通有排气管,分别为N2回收管7和废气排气管8,每个排气管从管体1内通向管体1的另一端且管端封闭,位于管体1内的排气管上表面均匀开设有排气孔9。
进气孔6和排气孔9的直径为1mm。
进气管和排气管均为碳化硅材料制成。碳化硅材料化学稳定性好,使用寿命长。
本实用新型中,N2回收管7和废气排气管8分别连接氮气回收罐和废气处理罐,操作时,在预通氮气排空气阶段,打开N2回收管7,关闭废气排气管8,将氮气回收到氮气回收罐中,以便将氮气和空气做分离处理后再次利用;在扩散反应阶段,关闭N2回收管7,打开废气排气管8,所有的气体都将回到到废气处理罐中,由于该部分废气有毒,所以经过净化后再排放。

Claims (3)

1.一种双排气管扩散炉用石英管,包括具有一个内腔的管体,管体内置有石英舟,石英舟上均匀排列有硅片,其特征在于:所述的管体的一端顶部并排设置有两个进气口,每个进气口均连通有进气管,分别为N2进气管和O2进气管,每个进气管从管体内通向管体的另一端且管端封闭,位于管体内的进气管下表面均匀开设有进气孔;所述的管体的一端底部设置有两个个排气口,每个排气口均连通有排气管,分别为N2回收管和废气排气管,每个排气管从管体内通向管体的另一端且管端封闭,位于管体内的排气管上表面均匀开设有排气孔。
2.根据权利要求1所述的一种双排气管扩散炉用石英管,其特征在于:进气孔和排气孔的直径为0.5~1.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种双排气管扩散炉用石英管,其特征在于:进气管和排气管均为碳化硅材料制成。
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