CN210953555U - 一种硅源气体的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种硅源气体的检测装置，硅源气体自供气装置经由输送管道输送至外延反应室，所述检测装置包括：收集单元，用于收集硅源气体，所述收集单元包括吸附管以及与所述吸附管一端可拆卸地连接的空气采样泵，所述吸附管还与所述输送管道连接。根据本实用新型实施例的硅源气体的检测装置，可以将收集单元放置与任意需要收集气体并进行检测的位置，通过将收集单元中的吸附管与硅源气体的输送管道连接，以收集其中的硅源气体，无需改变原始工艺条件，不会对正常的生产工艺造成任何影响，方便了后续的气体分析检测过程。

Description

一种硅源气体的检测装置

技术领域

本实用新型涉及硅外延生长技术领域，具体涉及一种硅源气体的检测装置。

背景技术

硅外延工艺中需要使用到三氯氢硅(SiHCl₃)，利用三氯氢硅被氢气还原生成硅，在硅衬底形成外延层，是目前生长单晶硅外延层最重要、最广泛的方法。但三氯氢硅中可能会存在杂质成分，如：一氯三氢硅、二氯二氢硅、四氯化硅和氯硅烷聚合物等，并且三氯氢硅比较活泼，遇潮气时会发烟，并与水产生激烈反应，生成硅酸((HSiO)₂O)和氯化氢。因此，对硅外延用三氯氢硅中杂质含量的分析控制是保证产品质量的重要环节。

目前对三氯氢硅的纯度进行检测的方法主要有两种，化学分析方法及测量生长形成的外延层的本征电阻率的方法。前者可通过电感耦合等离子体质谱仪或气相色谱质谱联用仪对三氯氢硅的成分进行分析，但此方法目前只能对液体状态的三氯氢硅进行分析，存在气体状态的硅源气体在线收集困难的问题；对后者而言，影响硅外延本征电阻率的主要因素为系统的自掺杂，通过延长硅外延的生长时间，可以抑制系统的自掺杂，但生长时间的延长也增加了生产成本，存在增加生产成本的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种硅源气体的检测装置，以解决硅源气体收集、检测不方便的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型一方面实施例提供了一种硅源气体的检测装置，硅源气体自供气装置经由输送管道输送至外延反应室，所述检测装置包括：

收集单元，用于收集硅源气体，所述收集单元包括吸附管以及与所述吸附管一端可拆卸地连接的空气采样泵，所述吸附管还与所述输送管道连接。

可选的，所述吸附管内填装有用于吸附所述硅源气体的吸附剂。

可选的，所述收集单元还包括设置于所述输送管道上的三通阀，所述三通阀的两端与所述输送管道连通，所述三通阀的第三端与所述吸附管可拆卸地连接。

可选的，所述三通阀的三端均连接有开关阀。

可选的，所述检测装置还包括：

热脱附单元，所述热脱附单元用于对所述吸附管内吸附的硅源气体进行解吸附。

可选的，所述检测装置还包括：

检测单元，用于检测收集到的所述硅源气体，所述检测单元包括气体分析仪，所述气体分析仪的采气端与所述吸附管可拆卸地连接。

可选的，所述气体分析仪为气相色谱-质谱联用仪。

本实用新型上述技术方案的有益效果如下：

根据本实用新型实施例的硅源气体的检测装置，可以将收集单元放置于任意需要收集气体并进行检测的位置，通过将收集单元中的吸附管与硅源气体的输送管道连接，以收集其中的硅源气体，无需改变原始工艺条件，不会对正常的生产工艺造成任何影响，方便了后续的气体分析检测过程。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种硅源气体的检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的三通阀的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的收集单元的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的热脱附单元的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种硅源气体的检测装置的使用流程示意图。

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的附图，对本实用新型实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

硅外延工艺中需要使用到三氯氢硅(SiHCl₃)，利用三氯氢硅被氢气还原生成硅，在硅衬底形成外延层，是目前生长单晶硅外延层最重要、最广泛的方法。但三氯氢硅中可能会存在杂质成分，如：一氯三氢硅、二氯二氢硅、四氯化硅和氯硅烷聚合物等，并且三氯氢硅比较活泼，遇潮气时会发烟，并与水产生激烈反应，生成硅酸((HSiO)₂O)和氯化氢。因此，对硅外延用三氯氢硅中杂质含量的分析控制是保证产品质量的重要环节。

如图1所示，供气装置11中储存的硅源气体经输送管道13流入到外延反应室12中，与放在外延反应室12中的硅片反应，在硅衬底形成外延层。其中，所述硅源气体具体可以包含三氯氢硅，同时可能含有一氯三氢硅等杂质。

如图3所示，为方便检测硅源气体中的气体成分以及各气体的浓度，本实用新型第一方面实施例提供了一种硅源气体的检测装置，所述检测装置包括用于收集硅源气体的收集单元，收集单元可以设置在输送管道13的任意位置上；具体来说，收集单元可以包括吸附管15和空气采样泵16，其中，吸附管15为两端开口的管状，吸附管15的一端可以与所述空气采样泵16的采样端密封连接，而吸附管15的另一端则可以连接到输送管道13上任何需要收集、检测硅源气体的位置，在收集硅源气体时，空气采样泵16产生吸力，使硅源气体流入到吸附管15中实现硅源气体的采集；空气采样泵16可以按照需要收集的硅源气体量和收集时间来设置采样体积和采样时间，以便于后续对硅源气体的成分及浓度进行分析和检测。

在本实用新型一些实施例中，为了方便收集硅源气体，避免吸附管15所需的体积过大，在吸附管15内还填装有用于吸附硅源气体的吸附剂，吸附剂的吸附量大，可以一次性收集充足的硅源气体以供分析检测，确保检测结果的准确。在本实用新型的一些具体实施例中，吸附剂可以选用Tenax(聚2，6-二苯基对苯醚)，这是一种高分子线性聚合物，可用于采集样品；进一步地，吸附剂可以选用Tenax GR，即含有23％的石墨化炭黑的聚合物，其更适用于痕量低分子量和低沸点有机物的捕获和富集。

如图2所示，在本实用新型实施例中，检测装置还包括三通阀14，三通阀14设置在输送管道13上，三通阀14的两端与输送管道13连通，其第三端则与所述吸附管15可拆卸地连接；三通阀14可以设置在输送管道13的任意需要检测位置处，以方便地在线收集该位置的硅源气体，收集单元通过三通阀14与输送管道13连通，不影响硅源气体的正常输送，从而避免了气体收集过程影响正常的外延生长生产。进一步地，为了更好的控制气体收集的开始与结束，三通阀14的三个端口处还各连接有一个手动开关阀17，通过控制手动开关阀17的开关，可以使硅源气体定向流入收集单元或者外延反应室12。

如图4所示，本实用新型实施例中，检测装置还可以包括热脱附单元18，热脱附单元18可以用于对所述吸附管15内吸附的硅源气体进行解吸附，使其重新变为气态；具体的，热脱附单元18可以为空心管状，吸附管15可以置于热脱附单元18中，热脱附单元18对其内部的吸附管15进行加热，使得吸附管15中的吸附剂吸附的硅源气体受热变为气态，重新释放出来，并储存在热脱附单元18的内部空腔中，热源可以由热脱附单元18提供。

在本实用新型一些实施例中，检测装置还包括检测单元，检测单元用于检测收集到的硅源气体，具体来说，当吸附管15中的吸附剂收集到硅源气体，并通过热脱附单元18进行解吸附后，检测单元可以对解吸附得到的硅源气体进行检测分析，以获取所述硅源气体中的各气体成分及对应含量。所述检测单元可以包括气体分析仪，气体分析仪的采气端可以与吸附管15的一端可拆卸地连接，从而在对吸附管15中吸附的硅源气体进行解吸附的同时进行采集，当然，也可以将吸附管15中吸附的硅源气体完全解吸附到热脱附单元18中后再用气体分析仪的采气端进行采集。具体实施本实用新型时，所述气体分析仪可以为气相色谱-质谱联用仪，气相色谱-质谱联用仪可以对硅源气体中包含的各种复杂化合物进行定性定量分析，在进一步结合空气采样泵16的采样体积等参数后，便可准确获取各气体成分及对应的含量，最终实现对硅源气体的分析控制。

根据本实用新型实施例提供的硅源气体的检测装置，通过将收集单元放置于任意需要收集气体并进行检测的位置，通过将收集单元中的吸附管与硅源气体的输送管道连接，以收集其中的硅源气体，无需改变原始工艺条件，不会对正常的生产工艺造成任何影响；并且，利用热脱附单元18对收集得到的硅源气体进行解吸附，再利用检测单元对解吸附后的硅源气体进行检测，方便了后续的气体分析检测过程。

如图5所示，本实用新型提供的一种硅源气体的检测装置的使用方法可以包括以下步骤：

步骤501：使所述输送管道内的部分硅源气体流经吸附管，利用所述吸附管内填装的吸附剂吸附所述硅源气体；

步骤502：对所述吸附管内吸附的所述硅源气体进行解吸附，采用气体分析仪对解吸附后的所述硅源气体进行分析。

具体来说，步骤501中，可以在输送管道上需要检测硅源气体的位置设置三通阀，使三通阀的两端与输送管道的连通，而其第三端则与吸附管的一端可拆卸地连接，然后使吸附管的另一端与空气采样泵可拆卸地连接，通过空气采样泵产生吸力，使得输送管道中的硅源气体流经吸附管，从而利用吸附管内填装的吸附剂吸附硅源气体，完成收集；其中，空气采样泵可以按照预设的采样时间和/或预设的采样体积对硅源气体进行采样。

而步骤502中，对吸附管内吸附的硅源气体进行解吸附时，可以将吸附管与三通阀一级空气采样泵拆离，并对吸附管进行密封，以免外界空气造成污染，然后可以将吸附管置于热脱附单元中进行解吸附，使得吸附管内被吸附的硅源气体重新变为气态。

进一步地，步骤502中，利用气体分析仪对解吸附后的硅源气体进行检测分析时，具体可以采用气相色谱-质谱联用仪进行检测，其中，可以通过色谱图对硅源气体进行定性分析，获取硅源气体中所含的气体的种类，还可以通过质谱图对硅源气体进行定量分析，同时结合空气采样泵的预设采样时间和/或预设采样体积，来获取硅源气体中所含的各类气体的浓度。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种硅源气体的检测装置，硅源气体自供气装置经由输送管道输送至外延反应室，其特征在于，所述检测装置包括：

收集单元，用于收集硅源气体，所述收集单元包括吸附管以及与所述吸附管一端可拆卸地连接的空气采样泵，所述吸附管还与所述输送管道连接。

2.根据权利要求1所述的硅源气体的检测装置，其特征在于，所述吸附管内填装有用于吸附所述硅源气体的吸附剂。

3.根据权利要求1所述的硅源气体的检测装置，其特征在于，所述收集单元还包括设置于所述输送管道上的三通阀，所述三通阀的两端与所述输送管道连通，所述三通阀的第三端与所述吸附管可拆卸地连接。

4.根据权利要求3所述的硅源气体的检测装置，其特征在于，所述三通阀的三端均连接有开关阀。

5.根据权利要求1所述的硅源气体的检测装置，其特征在于，还包括：

热脱附单元，所述热脱附单元用于对所述吸附管内吸附的硅源气体进行解吸附。

6.根据权利要求1所述的硅源气体的检测装置，其特征在于，还包括：

检测单元，用于检测收集到的所述硅源气体，所述检测单元包括气体分析仪，所述气体分析仪的采气端与所述吸附管可拆卸地连接。

7.根据权利要求6所述的硅源气体的检测装置，其特征在于，所述气体分析仪为气相色谱-质谱联用仪。

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