CN209468499U - 低压化学气相沉积炉管和低压化学气相沉积炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种低压化学气相沉积炉管和低压化学气相沉积炉，包括反应室，以及套设在反应室外的炉管恒温层，反应室内径在230mm至232mm之间，外径在240mm至242mm之间，炉管恒温层为两端开口的空心管状，炉管恒温层内径在258mm至262mm之间，外径在330mm至350mm之间，炉管恒温层内壁绕设炉丝，炉丝可外接电源加热。满足炉管外壁外径在330mm至350mm之间，实现制作最大尺寸产品为6寸硅片，相比现有制作6寸产品的设备，减小炉体体积，解决炉体占地面积大的问题。整个炉体其他系统都维持了原有制作5寸产品的能耗，解决了能耗高的问题。

Description

低压化学气相沉积炉管和低压化学气相沉积炉

技术领域

本实用新型涉及化学气相沉积技术领域，具体而言，涉及一种低压化学气相沉积炉管和低压化学气相沉积炉。

背景技术

随着互联网大数据智能化的高速发展，对支撑其发展的硬件条件的要求越来越高。集成电路(Integrated Circuit)则是承载互联网大数据高速发展的核心，是把一定数量的常用电子元件，以及这些元件之间的连线，通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。由于硅元素在地壳中储量非常丰富，加之其具有半导体元素的特性，所以目前半导体工业中应用最多的是基于硅的集成电路。

而在制作硅的集成电路的工序中需要对其进行薄膜淀积工艺，薄膜淀积工艺涵盖了硅晶圆片表面以上部分的所有层的制备和产生，目前主要的方式为化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)。而低压化学气相沉积(Low Pressure ChemicalVaporDeposition，LPCVD)又因为其在均匀性和台阶覆盖等方面具有明显的优势，且该工艺的污染也更少，可以形成质量较高、平整性较好的产品，成为了目前主流的薄膜淀积工艺。LPCVD还有一大优点，可以在不使用稀释气体的情况下，通过降低压强就可以降低气相成核。

LPCVD炉作为薄膜沉积的主要设备，现有的制作6寸硅片的LPCVD炉体积较大，占地面积也较大，对于厂房的布置来讲造成一定的负担，一定程度上限制了其工作所需要的空间大的环境。又由于制作6寸硅片LPCVD炉因为炉体较大，其工作需要保持较高的温度，导致其具有较高的能耗。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种低压化学气相沉积炉管和低压化学气相沉积炉，以解决现有技术中制作6寸硅片的低压化学气相沉积炉占地面积大和能耗高的问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例的一方面，提供一种低压化学气相沉积炉管，包括反应室，以及套设在反应室外的炉管恒温层，反应室的内径在230mm至232mm之间，外径在240mm至242mm之间，炉管恒温层为两端开口的空心管状结构，炉管恒温层的内径在258mm至262mm之间，外径在330mm至350mm之间，在炉管恒温层内壁绕设炉丝，炉丝可外接电源加热。

可选的，炉管恒温层的外管壁还设置有至少一个热偶通孔。

进一步的，炉管恒温层的外管壁还设置有与热偶通孔对应设置的热偶，热偶径向插设于热偶通孔内，热偶可外接温度显示装置。

进一步的，炉管恒温层的外管壁还设置有与热偶相对应的热偶固定器。

可选的，炉管恒温层的外管壁还设置有至少一个炉丝引线端，炉丝引线端轴向设置在炉管恒温层的外管壁。

优选的，反应室为空心石英管。

可选的，炉管恒温层的内壁靠近两端开口处均设置有圆环形内槽。

进一步的，低压化学气相沉积炉管还包括与圆环形内槽对应设置的挡风环，挡风环的外边缘与炉管重合。

优选的，挡风环的材质包括石棉、石膏以及玻璃丝混合物。

本实用新型实施例的另一方面，提供一种低压化学气相沉积炉，包括上述的任一种低压化学气相沉积炉管。

本实用新型的有益效果包括：

本实用新型实施例提供了一种低压化学气相沉积炉管，包括反应室，以及套设在反应室外的炉管恒温层，反应室的内径在230mm至232mm之间，外径在240mm至242mm之间，炉管恒温层为两端开口的空心管状结构，炉管恒温层的内径在258mm至262mm之间，外径在330mm至350mm之间，在炉管恒温层内壁绕设炉丝，炉丝可外接电源加热。通过在上述尺寸的炉管恒温层内壁绕设炉丝，炉丝内设置有上述尺寸的反应室的方法可以满足在炉管外壁外径在330mm(即为现有技术中制作产品为5寸硅片的炉管外径)至350mm之间的条件下，实现制作最大尺寸的产品为6寸硅片，相比较现有技术中制作6寸产品的设备，减小了整体设备的体积，解决了设备占地面积大的问题。同时因为外部的尺寸没有发生改变，所以整个设备包含的其他系统都维持了原有制作5寸产品的能耗，相比较现有技术中6寸产品的设备，解决了能耗高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种低压化学气相沉积炉管的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的一种低压化学气相沉积炉管的结构示意图之二；

图3为本实用新型实施例提供的一种低压化学气相沉积炉管的结构示意图之三；

图4为本实用新型实施例提供的一种低压化学气相沉积炉的结构示意图。

图标：100-炉管恒温层；101-反应室；102-挡风环；103-炉丝；104-热偶固定器；105-炉丝引线端；120-控制系统；121-低压化学气相沉积炉管；122-进出舟装置；123-温控系统；124-供气装置；125-真空和压力控制系统；a-炉管恒温层内径；b-炉管恒温层外径；c-反应室内径；d-反应室外径。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图2和图4，本实用新型实施例提供一种低压化学气相沉积炉管121，包括反应室101，以及套设在反应室101外的炉管恒温层100，反应室内径c在230mm至232mm之间，反应室外径d在240mm至242mm之间，炉管恒温层100为两端开口的空心管状结构，炉管恒温层内径a在258mm至262mm之间，炉管恒温层外径b在330mm至350mm之间，在炉管恒温层100内壁绕设炉丝103，炉丝103可外接电源加热。

需要说明的是，本领域技术人员应当知晓，生产中，反应室101用作硅片与特殊气体进行化学反应的场所。炉丝103对反应室101进行加热，为硅片与特殊气体反应提供所需的温度，炉管恒温层100则起着对炉管内部保温的作用。

具体的，通过在上述尺寸范围内的炉管恒温层100内壁呈一定角度的绕设炉丝103，炉丝103内设置有上述尺寸范围内的反应室101的方法，可以满足在炉管外壁外径在330mm(即为现有技术中制作产品为5寸硅片的炉管外径)至350mm之间的条件下，实现制作最大尺寸为6寸硅片的产品，相比较现有技术中制作6寸产品的炉体，减小了整体炉体的体积。同时炉体的外部尺寸相比于制作6寸产品的炉体有减小，大概维持在现有技术制作5寸产品炉体的体积，所以整个炉体包含的其他系统比如真空和压力控制系统125、供气装置124、温控系统123等都可以与原有制作5寸产品炉体的对应系统保持不变，当炉管恒温层100内设的反应室101处于工作状态时，温控系统123、供气装置124以及真空和压力控制系统125等开始工作，消耗电能，因为其与原有制作5寸产品炉体的对应系统保持不变，所以比现有技术中制作6寸产品炉体的能耗低。

可选的，炉管恒温层100的外管壁还设置有至少一个热偶通孔，热偶通孔设置在炉管恒温层100的外管壁。

示例的，参照图1，炉管恒温层100的外管壁设置有八个热偶通孔，分别设置在以炉管恒温层100轴线对称设置在炉管恒温层100外管壁上，用于设置热偶，以便对八个热偶所在位置的温度进行分别检测和监控。又例如，热偶通孔也可以仅设置一个，可以设置在炉管恒温层100的外管壁的任意位置，例如设置在炉管恒温层100外管壁的中间，在该位置的热偶通孔内设置热偶，能够对该位置的温度进行检测和监控。本实用新型实施例中对于热偶通孔的设置数量以及设置位置不做具体限制，本领域技术人员可以根据需要进行具体的设置。设置热偶的通孔可以为后续热偶的工作提供空间，达到热偶正常有效工作的目的。

进一步的，炉管恒温层100的外管壁还设置有与热偶通孔对应设置的热偶，热偶径向插设于热偶通孔内，热偶可外接温度显示装置。

具体的，热偶的数量和上述中的热偶通孔的数量相对应，且热偶插设在热偶通孔内。热偶还需要外接温度显示装置，用于显示热偶测得的温度，例如，温度显示装置可以是温度计，显示屏等，本实用新型实施例对此不作具体限定，只要能够接收并显示热偶传输的温度信号并实现显示即可。当反应室101工作时，热偶对反应室101的温度进行探测，热偶探测的温度可以在热偶外接的温度显示装置上进行显示。选用热偶作为本实用新型实施例中对于温度进行探测的装置，热偶作为一种较为常见和技术成熟的温度感测器件，探测的精度较高，且能够在本实施例中的应用环境下稳定可靠的工作。

参照图1，进一步的，炉管恒温层100的外管壁还设置有与热偶相对应的热偶固定器104。

具体的，热偶固定器104的数量和设置位置与上述中的热偶相互对应，热偶固定器104可以将热偶固定在热偶通孔中，且热偶固定器104可以用于调节热偶探测端与反应室101的距离，方便合理精准的对反应室101的温度进行探测。

参照图1，可选的，炉管恒温层100的外管壁还设置有至少一个炉丝引线端105，炉丝引线端105轴向设置在炉管恒温层100的外管壁。

具体的，参照图1，在炉管恒温层100的外管壁设置有四个炉丝引线端105，其设置在炉管轴线的位置。在炉管恒温层100的外管壁还设置有至少一个炉丝引线端105，当设置的炉丝引线端105为一个时，其可以设置在炉管恒温层100外管壁的轴线上的任意位置，比如靠近炉管恒温层100的一端。当设置的炉丝引线端105为至少两个时，其对称设置在炉管恒温层100外管壁轴线上靠近炉管恒温层100的两端。这里对炉丝引线端105的数量不做限制，设置炉丝引线端105可以在尽量不破坏炉管恒温层100的保温效果的同时便捷的使炉丝103外接电源达到升温的目的。

优选的，反应室101为空心石英管。

具体的，选用石英管作为反应室101，本实施例中的反应室101工作时的温度能够达到600至800摄氏度，反应室101外设置有炉丝103，炉丝103通电对反应室101加热，石英具有耐高温的特性，且石英还是一种坚硬、耐磨的材质，石英的化学性能稳定，不参与反应室101内的化学反应。

参照图2，可选的，炉管恒温层100的内壁靠近两端开口处均设置有圆环形内槽。

具体的，在炉管恒温层100的内壁靠近两端开口处设置的圆环形内槽，两个内槽的直径相同，长度可以根据使用的实际需求不等。设置的圆环形内槽可以为后续设置的挡风环102提供空间，使挡风环102更好的实现其功能。

参照图2，进一步的，低压化学气相沉积炉管121还包括与圆环形内槽对应设置的挡风环102，挡风环102的外边缘与炉管重合。

具体的，如图2所示，与圆环形内槽对应设置挡风环102，挡风环102的圆环厚度与圆环形内槽的深度相等，挡风环102的外边缘与炉管重合，使得炉管两端无凸起，方便整个炉管安装在低压化学气相沉积炉内。挡风环102可以提升炉管的两端的保温效果，使得反应室101内的温度能够满足反应需求的温度，同时也可以节省电能的消耗。另一反面，挡风环102还可以在炉管恒温层100的两端为反应室101提供支撑作用，使反应室101安装在炉管恒温层100内后更加稳固。

优选的，挡风环102的材质包括石棉、石膏以及玻璃丝混合物。

具体的，选用石棉、石膏以及玻璃丝混合物作为挡风环102，可以在为反应室101提供稳固支撑的同时具有很好的保温效果，且石棉、石膏和玻璃丝都具有耐高温的特性。

参照图4，本实用新型实施例的另一方面，提供一种低压化学气相沉积炉，包括上述的任一种低压化学气相沉积炉管121。

具体的，本实用新型实施例中的低压化学气相沉积炉还包括温控系统123、供气装置124、真空和压力控制系统125、进出舟装置122和控制系统120。

在反应室内径c和反应室外径d属于上一实施例中范围内，炉管恒温层内径a和炉管恒温层外径b属于上以实施例中的范围内，工作开始时，将需要沉积薄膜的硅片置于进出舟装置122上，通过控制系统120控制装有待沉积薄膜的硅片进入反应室101，此时反应室101属于密闭空间。真空和压力控制系统125对反应室101内进行抽真空，使得反应室101内的压力维持在预设值，此时对绕设在炉管恒温层100内壁的炉丝103进行通电加热，热偶对反应室101的温度进行实时检测，并显示在外接的温度显示装置上，当反应室101的温度达到预设值时，此时供气装置124开始对反应室101内通入特殊的气体，气体分子在高温中激发、分解，分解生成物或反应产物沉积在硅片表面形成薄膜，此时真空和压力控制系统125持续对反应室101内进行抽真空，反应生成的尾气则会被抽走。待反应结束后，供气装置124停止向反应室101内通入特殊气体，真空和压力控制系统125继续抽取反应室101内的尾气。此时反应室101进行降温，待降低到合理温度后，进出舟装置122退出，硅片薄膜沉积结束。

通过上述制作流程，可以满足在炉管外壁外径在330mm(即为现有技术中制作产品为5寸硅片的炉管外径)至350mm之间的条件下，实现制作最大尺寸为6寸硅片的产品，相比较现有技术中制作6寸产品的炉体，减小了整体炉体的体积。同时炉体的外部尺寸相比于制作6寸产品的炉体有减小，大概维持在现有技术制作5寸产品炉体的体积，所以整个炉体包含的其他系统比如真空和压力控制系统125、供气装置124、温控系统123等都可以与原有制作5寸产品炉体的对应系统保持不变，当炉管恒温层100内设的反应室101处于工作状态时，温控系统123、供气装置124以及真空和压力控制系统125等开始工作，消耗电能，因为其与原有制作5寸产品炉体的对应系统保持不变，所以比现有技术中制作6寸产品炉体的能耗低。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低压化学气相沉积炉管，其特征在于，包括反应室，以及套设在所述反应室外的炉管恒温层，所述反应室的内径在230mm至232mm之间，外径在240mm至242mm之间，所述炉管恒温层为两端开口的空心管状结构，所述炉管恒温层的内径在258mm至262mm之间，外径在330mm至350mm之间，在所述炉管恒温层内壁绕设炉丝，所述炉丝可外接电源加热。

2.根据权利要求1所述的低压化学气相沉积炉管，其特征在于，所述炉管恒温层的外管壁还设置有至少一个热偶通孔。

3.根据权利要求2所述的低压化学气相沉积炉管，其特征在于，所述炉管恒温层的外管壁还设置有与所述热偶通孔对应设置的热偶，所述热偶径向插设于所述热偶通孔内，所述热偶可外接温度显示装置。

4.根据权利要求3所述的低压化学气相沉积炉管，其特征在于，所述炉管恒温层的外管壁还设置有与所述热偶相对应的热偶固定器。

5.根据权利要求1所述的低压化学气相沉积炉管，其特征在于，所述炉管恒温层的外管壁还设置有至少一个炉丝引线端，所述炉丝引线端轴向设置在所述炉管恒温层的外管壁。

6.根据权利要求1所述的低压化学气相沉积炉管，其特征在于，所述反应室为空心石英管。

7.根据权利要求1所述的低压化学气相沉积炉管，其特征在于，所述炉管恒温层的内壁靠近两端开口处均设置有圆环形内槽。

8.根据权利要求7所述的低压化学气相沉积炉管，其特征在于，所述低压化学气相沉积炉管还包括与所述圆环形内槽对应设置的挡风环，所述挡风环的外边缘与炉管重合。

9.一种低压化学气相沉积炉，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的低压化学气相沉积炉管。