CN215560801U - 外延掺杂气体的稀释装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种外延掺杂气体的稀释装置，包括用于通过掺杂气体的第一管路，第一管路上设置有浓度检测机构和第一流量控制机构，以及控制器，与浓度检测机构和第一流量控制机构信号连接。本实用新型的稀释装置提供的经稀释的掺杂气体具有稳定的浓度，从而保证得到的外延层具有稳定的电阻率。
Description
技术领域
本实用新型涉及外延生长设备，具体涉及外延掺杂气体的稀释装置。
背景技术
掺杂是外延生长过程中的重要步骤，在外延生长时，需要通过控制掺杂来控制和保证外延层的导电类型和电阻率。目前硅外延生产中常用的主掺杂质源是磷烷、砷烷和乙硼烷等,它们以气相形式与硅源及组成外延的主气流进入外延反应室,在外延生长的同时一道掺入外延层。通过控制掺杂浓度和流量就能控制硅外延层中的掺杂量即控制外延层的电阻率。因此，掺杂气体的浓度和流量的长期稳定性决定了外延层电阻率的稳定性。
在现有技术中，一般通过掺杂气钢瓶和稀释气钢瓶中的气体经过一定比例的混合稀释后输出至外延用的反应腔中。钢瓶掺杂气在使用的过程中其浓度难免发生波动，而钢瓶与钢瓶之间的浓度也难免存在差别，无论是在单个钢瓶的使用过程中，还是在钢瓶更换后，都无法保证掺杂浓度的稳定性，这将直接影响到产品的质量。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种能够提供长期稳定掺杂浓度的外延掺杂气体的稀释装置。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种外延掺杂气体的稀释装置，包括：
用于通过掺杂气体的第一管路，第一管路上设置有浓度检测机构和第一流量控制机构，
控制器，与浓度检测机构和第一流量控制机构信号连接。
在一些实施例中，还包括用于通过稀释气体的第二管路。
在一些实施例中，第二管路上设置有第二流量控制机构，控制器与第二流量控制机构信号连接。
在一些实施例中，在所述的第二管路上，位于第二流量控制机构的前后位置分别设置有第一、第二控制阀，第一、第二控制阀与所述的控制器信号连接。
在一些实施例中，还包括气体混合机构和第三管路，第一管路的出口、第二管路的出口均与混合机构的进口连接，混合机构的出口与第三管路的进口连接。
在一些实施例中，所述的气体混合机构采用蓄能器。
在一些实施例中，第三管路上设置有压力调节器、压力传感器、放空管路、阀门中的一种或多种。
在一些实施例中，在所述的第一管路上，位于第一流量控制机构的前后位置分别设置有第三、第四控制阀，第三、第四控制阀与所述的控制器信号连接。
在一些实施例中，包括仪表气管路，仪表气管路上设置有仪表气控制阀，所述的控制器与仪表气控制阀信号连接。
在一些实施例中，包括温度调节器，所述的温度调节器被配置成对浓度检测机构的环境温度进行调节。
经过本实用新型稀释装置稀释的掺杂气体具有长期稳定的浓度，从而保证外延层具有稳定的电阻率。
附图说明
图1为本实用新型稀释装置的一种结构示意图。
图中：100.第一管路，101.浓度检测机构，102.第一流量控制机构，103. 第三控制阀，104.第四控制阀，200.第二管路，201.第二流量控制机构，202. 第一控制阀，203.第二控制阀，300.第三管路，301.气体混合机构，304.压力调节器，305.放空管路，400.控制器，500.仪表气控制阀，106、205、302、303 均为压力传感器，105、204、306、307均为手动阀。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实施例的外延掺杂气体的稀释装置主要包括：用于通过掺杂气体的第一管路100和控制器400，第一管路100上设置有浓度检测机构101 和第一流量控制机构102，控制器400与浓度检测机构101和第一流量控制机构 102信号连接。根据浓度检测机构101的检测到掺杂气体中掺杂剂的浓度，以根据控制器400中预设的稀释比例设定值，由控制器400发送控制信号至第一流量控制机构102，控制从第一管路100出口送出的掺杂气体的流量，以稳定稀释后掺杂气体的掺杂浓度。浓度检测机构101可以采用浓度传感器，第一流量控制机构102采用流量控制阀，控制器400可采用可编程控制器。
在本实施例中，还包括用于通过稀释气体的第二管路200。第二管路200上设置有第二流量控制机构201，控制器400与第二流量控制机构201信号连接。第二管路200输送用于稀释掺杂气体的稀释气体，根据控制器中预设的稀释比例设定值，一方面可以对第一流量控制机构102控制第一管路100中掺杂气体的流量，另一方面还可以发送控制信号至第二流量控制机构201，控制第二管路 200出口送出稀释气体的流量，同时调节掺杂气体和稀释气体的流量能够提高调节效率，使得掺杂浓度更加稳定。第二流量控制机构201也可采用流量控制阀。
在一些实施例中，还包括气体混合机构301和第三管路300，第一管路100 的出口、第二管路200的出口均与混合机构的进口连接，混合机构的出口与第三管路300的进口连接。所述的气体混合机构301采用蓄能器。蓄能器一方面能够用于预防压力的大幅度波动，另一方面，蓄能器中积蓄的压力能够帮助掺杂气体和稀释气体的充分混合，起到了增强混合效果的作用。第三管路300上设置有压力调节器304、压力传感器303、放空管路305、手动阀306中的一种或多种。其中，提供放空管路305能够在外延结束后排出管路中剩余的气体，另一方面，第一管路100、第三管路300和放空管路305能够形成一条对浓度检测机构101的校验通路，在校验时，从第一通路的进口通入校验气体，校验气经过浓度检测机构101后由放空管路305排出。
在本实施例中，在所述的第一管路100上，位于第一流量控制机构102的前后位置分别设置有第三、第四控制阀103、104，第三、第四控制阀103、104 与所述的控制器400信号连接。在所述的第二管路200上，位于第二流量控制机构201的前后位置分别设置有第一、第二控制阀202、203，第一、第二控制阀202、203与所述的控制器400信号连接。当第一流量控制机构102、第二流量控制机构201停止工作时，可关闭第一流量控制机构102、第二流量控制机构 201两端的第三、第四控制阀103、104、第一、第二控制阀202、203，以防止因第一、第二流量控制机构201泄漏造成的对后续蓄能器中稀释后掺杂气体的浓度影响。
本实施例中，还包括仪表气管路，仪表气管路上设置有仪表气控制阀500，所述的控制器400与仪表气控制阀500信号连接。通过控制器400控制仪表气控制阀500，以提高设备的自动化程度。
本实施例中还包括温度调节器，所述的温度调节器被配置成对浓度检测机构101的环境温度进行调节。通过增加外部的温度调节器，减少了外界环境因素对于检测结果的影响。
除此以外，还可以在第一管路100上设置手动阀105，压力传感器106，第二管路上设置手动阀204，压力传感器205，在放空管路305上设置手动阀307，从而使得稀释装置具有可手动调节的可能。
在进行掺杂气体稀释时，在第一管路100的进口处通入的掺杂气体，如磷烷，在第二管路200中通入稀释气体，如氢气，浓度检测机构101将检测到的磷烷浓度数值发送给控制器400，控制器400根据预设的稀释比例调节第一流量控制机构102和第二流量控制控制机构201，实现预设的稀释比例，磷烷和氢气进入气体混合机构301中进行混合，并稳定压力，稀释后的掺杂气体经第三管路300上的压力调节器304调节压力送入反应腔体内进行掺杂。
将传统的直接由钢瓶原气作为气源供气生产的产品与相同浓度气源经过本实用新型稀释装置供气生产的产品进行比较，其结果如下：
上表实验结果表明，采用本实用新型稀释装置供气生产的外延片电阻率波动远小于原气供应系统。其原因在于，采用本实用新型稀释装置能够得到掺杂剂浓度长期稳定的掺杂气体。本实用新型的稀释装置能够确保浓度长期稳定供应，可得到更稳定的外延电阻率，适合于批量生产,宜于在生产中推广使用。
本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型保护范围内。
Claims (10)
1.一种外延掺杂气体的稀释装置，其特征在于包括：
用于通过掺杂气体的第一管路，第一管路上设置有浓度检测机构和第一流量控制机构，
控制器，与浓度检测机构和第一流量控制机构信号连接。
2.如权利要求1所述的外延掺杂气体的稀释装置，其特征在于还包括用于通过稀释气体的第二管路。
3.如权利要求2所述的外延掺杂气体的稀释装置，其特征在于第二管路上设置有第二流量控制机构，控制器与第二流量控制机构信号连接。
4.如权利要求3所述的外延掺杂气体的稀释装置，其特征在于在所述的第二管路上，位于第二流量控制机构的前后位置分别设置有第一、第二控制阀，第一、第二控制阀与所述的控制器信号连接。
5.如权利要求2所述的外延掺杂气体的稀释装置，其特征在于还包括气体混合机构和第三管路，第一管路的出口、第二管路的出口均与混合机构的进口连接，混合机构的出口与第三管路的进口连接。
6.如权利要求5所述的外延掺杂气体的稀释装置，其特征在于所述的气体混合机构采用蓄压器。
7.如权利要求5所述的外延掺杂气体的稀释装置，其特征在于第三管路上设置有压力调节器、压力传感器、放空管路、阀门中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的外延掺杂气体的稀释装置，其特征在于在所述的第一管路上，位于第一流量控制机构的前后位置分别设置有第三、第四控制阀，第三、第四控制阀与所述的控制器信号连接。
9.如权利要求1所述的外延掺杂气体的稀释装置，其特征在于包括仪表气管路，仪表气管路上设置有仪表气控制阀，所述的控制器与仪表气控制阀信号连接。
10.如权利要求1所述的外延掺杂气体的稀释装置，其特征在于包括温度调节器，所述的温度调节器被配置成对浓度检测机构的环境温度进行调节。
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