CN209052804U - 扩散炉管及扩散炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及半导体制造设备技术领域，公开一种扩散炉管及扩散炉，扩散炉管包括：炉管本体，内部形成硅片进行扩散反应的工艺腔室，工艺腔内设有用于供硅片经过的硅片流通区；至少一部分位于工艺腔室内的气体输送部件，用于将扩散气体输送至炉管本体内；气体输送部件位于工艺腔室内的部分包括预热段和排气段，排气段上设有至少一个排气孔组，每一个排气孔组包括至少一个排气孔。上述扩散炉管可以用于缓解或消除炉管进气口处的气流紊乱现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制造设备技术领域，特别涉及扩散炉管及扩散炉。
背景技术
扩散炉管是半导体器件及大规模集成电路制造过程中对硅片进行扩散、氧化、退火、合金及烧结等工艺的一种加工装置。
现有的扩散炉管中，外界的扩散气体进入炉管后，受热膨胀，流速增加，炉管的进气口处会出现一段气流紊乱现象，影响炉管工艺腔室内的对硅片进行扩散的质量和效率，影响产能。
实用新型内容
本实用新型公开了一种扩散炉管，用于缓解或消除炉管进气口处的气流紊乱现象。
为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
一种扩散炉管包括：
炉管本体，内部形成硅片进行扩散反应的工艺腔室，所述工艺腔内设有用于供硅片经过的硅片流通区；
至少一部分位于所述工艺腔室内的气体输送部件，用于将扩散气体输送至所述炉管本体内；
所述气体输送部件位于所述工艺腔室内的部分包括预热段和排气段，所述排气段上设有至少一个排气孔组，每一个所述排气孔组包括至少一个排气孔。
在上述的扩散炉管中，扩散气体通过气体输送部件输送至炉管本体内的过程中，先经过预热段，工艺腔室内的气体温度高于预热段内扩散气体的温度，预热段内的扩散气体被工艺腔室内的气体加热至合适温度，扩散气体继续流动至排气段，并经排气孔组流至工艺腔室内，以对工艺腔室内的硅片进行扩散，由于扩散气体在预热段已经被加热，扩散气体的温度与工艺腔室内的温度差值缩小，有效缓解甚至消除炉管进气口处的气流紊乱现象，保证产品质量和生产效率。
优选地，所述气体输送部件包括导气管组件，导气管组件包括至少一个导气管；
所述导气管设置于所述炉管本体的内侧壁、且沿所述炉管本体的轴向延伸；
所述导气管的排气段内设有多个沿所述导气管的长度方向分布的多个排气孔组。
优选地，所述导气管组件包括多个所述导气管，其中，一部分导气管设置于所述工艺腔室的顶部，另一部分导气管设置于所述工艺腔室的底部。
优选地，每个所述排气孔组中的各所述排气孔的出气方向均避开所述硅片流通区。
优选地，所述导气管与所述炉管本体的内侧壁之间设有间隙，一个所述排气孔组包括至少一个出气方向朝向所述炉管本体内侧壁的第一排气孔。
优选地，所述排气孔组还包括第二排气孔；
沿所述导气管的周向，每个所述第一排气孔的至少一侧设置所述第二排气孔。
优选地，所述第一排气孔一侧的第二排气孔的数量为多个，且多个所述第二排气孔沿所述导气管的轴向间隔设置。
优选地，所述第二排气孔的孔径为4～6mm。
优选地，所述扩散炉管还包括炉门和绝热堵头，所述炉门设置于所述炉管本体的出气端，所述绝热堵头设置于所述炉门的内侧壁。
本实用新型的另一个目的在于提供一种扩散炉，用于消除炉管进气口处的气流紊乱现象。
为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
一种扩散炉包括：如上述技术方案所述的扩散炉管。
所述的扩散炉与上述的扩散炉管相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的扩散炉管的结构示意图；
图2为图1中A处局部放大图。
图标：100-炉管本体；200-导气管；210-预热段；220-排气段；230-排气孔组；231-第一排气孔；232-第二排气孔；300-硅片；400-绝热堵头；500-炉门。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型公开了一种扩散炉管，用于缓解或消除炉管进气口处的气流紊乱现象。
实施例一
本实用新型实施例提供的扩散炉管包括：
炉管本体100，内部形成硅片300进行扩散反应的工艺腔室，工艺腔内设有用于供硅片300经过的硅片流通区；
至少一部分位于工艺腔室内的气体输送部件，用于将扩散气体输送至炉管本体100内；
气体输送部件位于工艺腔室内的部分包括预热段210和排气段220，排气段220上设有至少一个排气孔组230，每一个排气孔组230包括至少一个排气孔。
在上述的扩散炉管中，扩散气体通过气体输送部件输送至炉管本体100内的过程中，先经过预热段210，工艺腔室内的气体温度高于预热段210内扩散气体的温度，预热段210内的扩散气体被工艺腔室内的气体加热至合适温度，扩散气体继续流动至排气段220，并经排气孔组230流至工艺腔室内，以对工艺腔室内的硅片300进行扩散，由于扩散气体在预热段210已经被加热，扩散气体的温度与工艺腔室内的温度差值缩小，有效缓解甚至消除炉管进气口处的气流紊乱现象，保证产品质量和生产效率。
其中，硅片流通区为工艺腔室内沿炉管本体100的轴线延伸的立体空间。
需要说明的是，气体输送部件可以全部位于炉管本体100的工艺腔室内，通过其他供气管路为与预热段210进气口连通，以为炉管本体100提供扩散气体；也可以是气体输送部件的一部分位于炉管本体100的工艺腔室内，另一部分延伸至工艺腔室外，延伸至工艺腔室外的部分与供气管路连接供气。
上述的气体输送部件至少有以下几种形式：
其中，气体输送部件的第一种形式如下：
如图1所示，气体输送部件包括导气管组件，导气管组件包括至少一个导气管200；
导气管200设置于炉管本体100的内侧壁、且沿炉管本体100的轴向延伸；
导气管200的排气段220内设有多个沿导气管200的长度方向分布的多个排气孔组230。
需要说明的是，排气孔组的设置方式可以是如图1所示，排气孔组230间的间距大于排气孔组230内各排气孔之间的间距，导气管200分段放气，可以避免相邻排气孔组230排出的扩散气体相互干扰；也可以是相邻排气孔组230间的间距等于或者近似于排气孔组230内各排气孔的距离，以使扩散气体排放均匀。
进一步地，如图1所示，导气管组件包括多个导气管200，其中，一部分导气管200设置于工艺腔室的顶部，另一部分导气管200设置于工艺腔室的底部；
工艺腔室底部的导气管200用于向工艺腔室内排放大量的氮气和氧气，工艺腔室顶部的导气管200通过少量氮气鼓泡的方式向工艺腔室内排放POCl3，POCl3从顶部向下扩散，可以保证硅片300由上至下各部分接触的POCl3均匀，硅片300经过扩散后各部分方块电阻均匀，避免直接将POCl3从炉管本体100进气口直接排入工艺腔室时POCl3因重力作用在硅片300上呈下浓上淡的分布趋势，有效保证了产品的质量。
优选地，每个排气孔组230中的各排气孔的出气方向均避开硅片流通区，以避免硅片300沿炉管本体100的轴向移动时被扩散气体直吹，影响扩散质量。
导气管200上的排气孔均朝向硅片流通区与炉管本体100内侧壁之间的区域，或者排气孔直吹炉管本体100的内侧壁。
具体地，导气管200与炉管本体100的内侧壁之间设有间隙，一个排气孔组230包括至少一个出气方向朝向炉管本体100内侧壁的第一排气孔231；
请参考图1和图2，其中，在图1中，顶部的导气管200上的第一排气孔231出气方向均向上，底部导气管200上的第一排气孔231的方向均向下，以使扩散气体从第一排气孔231排出后直吹炉管本体100的内侧壁，经炉管本体100的内侧壁反射后，反吹至硅片流通区，扩散气体则转变为更加柔和和均匀的气流，减小了气流对硅片300扩散质量的影响。
进一步地，排气孔组230还包括第二排气孔232；
沿导气管200的周向，每个第一排气孔231的至少一侧设置第二排气孔232；
第二排气孔232的设置可以使扩散气体的气流分布更加均匀。
具体地，如图2第一排气孔231一侧的第二排气孔232的数量为多个，且多个第二排气孔232沿导气管200的轴向间隔设置；如图2所示，每个排气孔组230包括3个第二排气孔232，3个第二排气孔232沿炉管本体100的轴向分布于导气管200的侧面；其中，沿导气管200的周向，第一排气孔231的一侧设置第二排气孔232，也可以是两侧均设置第二排气孔232。
优选地，第二排气孔232的孔径为4～6mm，例如，可以是4mm、5mm和6mm。
优选地，扩散炉管还包括炉门500和绝热堵头400，炉门500设置于炉管本体100的出气端，绝热堵头400设置于炉门500的内侧壁；由于炉门500附近的气体温度较低，经过加热扩散气体到达炉门500附近与冷气相遇容易产生气流紊乱，降低产品质量，绝热堵头400的设置，可以减少炉门500内外侧气体的热交换，防止炉门500附近气体温度过低，进而避免了扩散气体到达炉门500附近后产生气流紊乱的情况。
气体输送部件的第二种形式如下：
气体输送部件包括设置在炉管本体100的内部设置内套管，内套管与炉管本体100的内侧壁之间形成扩散气体输送腔，内套管内形成工艺腔室，内套管上设有用于向工艺腔室内排放气体的排气孔；也可以在内套管外再设置一层外套管，使内套管和外套管独立形成气体输送部件。
实施例二
本实用新型实施例提供的扩散炉包括：实施例一提供的扩散炉管。
上述扩散炉具有实施例一提供的扩散炉管，扩散气体通过气体输送部件输送至扩散炉管的炉管本体100内的过程中，先经过预热段210，工艺腔室内的气体温度高于预热段210内扩散气体的温度，预热段210内的扩散气体被工艺腔室内的气体加热至合适温度，扩散气体继续流动至排气段220，并经排气孔组230流至工艺腔室内，以对工艺腔室内的硅片300进行扩散，由于扩散气体在预热段210已经被加热，扩散气体的温度与工艺腔室内的温度差值缩小，有效缓解甚至消除炉管进气口处的气流紊乱现象，保证产品质量和生产效率。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种扩散炉管，其特征在于，包括：
炉管本体，内部形成硅片进行扩散反应的工艺腔室，所述工艺腔内设有用于供硅片经过的硅片流通区；
至少一部分位于所述工艺腔室内的气体输送部件，用于将扩散气体输送至所述炉管本体内；
所述气体输送部件位于所述工艺腔室内的部分包括预热段和排气段，所述排气段上设有至少一个排气孔组，每一个所述排气孔组包括至少一个排气孔。
2.根据权利要求1所述的扩散炉管，其特征在于，所述气体输送部件包括导气管组件，导气管组件包括至少一个导气管；
所述导气管设置于所述炉管本体的内侧壁、且沿所述炉管本体的轴向延伸；
所述导气管的排气段内设有多个沿所述导气管的长度方向分布的多个排气孔组。
3.根据权利要求2所述的扩散炉管，其特征在于，所述导气管组件包括多个所述导气管，其中，一部分导气管设置于所述工艺腔室的顶部，另一部分导气管设置于所述工艺腔室的底部。
4.根据权利要求2所述的扩散炉管，其特征在于，每个所述排气孔组中的各所述排气孔的出气方向均避开所述硅片流通区。
5.根据权利要求4所述的扩散炉管，其特征在于，所述导气管与所述炉管本体的内侧壁之间设有间隙，一个所述排气孔组包括至少一个出气方向朝向所述炉管本体内侧壁的第一排气孔。
6.根据权利要求5所述的扩散炉管，其特征在于，所述排气孔组还包括第二排气孔；
沿所述导气管的周向，每个所述第一排气孔的至少一侧设置所述第二排气孔。
7.根据权利要求6所述的扩散炉管，其特征在于，所述第一排气孔一侧的第二排气孔的数量为多个，且多个所述第二排气孔沿所述导气管的轴向间隔设置。
8.根据权利要求7所述的扩散炉管，其特征在于，所述第二排气孔的孔径为4～6mm。
9.根据权利要求1所述的扩散炉管，其特征在于，所述扩散炉管还包括炉门和绝热堵头，所述炉门设置于所述炉管本体的出气端，所述绝热堵头设置于所述炉门的内侧壁。
10.一种扩散炉，其特征在于，包括：权利要求1-9任一项所述的扩散炉管。
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