FR2747402A1

FR2747402A1 - Low pressure diffusion furnace for doping semiconductors

Info

Publication number: FR2747402A1
Application number: FR9604682A
Authority: FR
Inventors: Christophe Niel; Jean Paul Trivellin; Maurice Nowak; Bernard Piston; Didier Rosso
Original assignee: SGS Thomson Microelectronics SA
Current assignee: STMicroelectronics SA
Priority date: 1996-04-15
Filing date: 1996-04-15
Publication date: 1997-10-17
Anticipated expiration: 2016-04-15
Also published as: FR2747402B1

Abstract

A low pressure diffusion furnace is used for the doping of small plates of semiconducting material utilising a source of doping liquid. The furnace incorporates a heated tube (1) in which the small plates are arranged, with an intake for the gaseous doping flux at one end of the tube and an outlet blowpipe (5) emerging towards the other end of the tube. The blowpipe (5) is connected to a pump (7). A pressure regulation system (14) is provided to control the pressure in the tube to a consigned pressure (K-p-1) by a restricting vane (15) placed at the inlet to the pump. The restricting vane (15) is surrounded by a heating system (17) to eliminate condensation. A nitrogen purging system is also provided to eliminate all gas when the diffusion operation is stopped together with a pressure regulation system to maintain the doping gas at a consigned pressure (K-p-2) during the stoppage.

Description

FOUR A DIFFUSION
L'invention a pour objet un four à diffusion, pour le dopage de plaquettes de semi-conducteur.BROADCASTING OVEN
The subject of the invention is a diffusion furnace for doping semiconductor wafers.

Pour fabriquer des dispositifs à semi-conducteur, des couches dopées de type n ou p sont réalisées dans un substrat semi-conducteur. Ces couches dopées peuvent être obtenues selon différentes techniques, dont l'une est la diffusion d'impuretés à haute température. La technique de diffusion est notamment utilisée pour du silicium. Les plaquettes de semi-conducteur placées dans le four sont exposées à haute température (8000C à 11000C) à un flux gazeux à faible pourcentage de dopants, en sorte d'obtenir la limite de solubilité solide dans le semi-conducteur. Ce flux gazeux est obtenu à partir d'un gaz neutre porteur et d'une source de dopants (qui peut-être liquide, solide ou gazeuse).To manufacture semiconductor devices, n or p-type doped layers are made in a semiconductor substrate. These doped layers can be obtained by different techniques, one of which is the diffusion of impurities at high temperature. The diffusion technique is used in particular for silicon. The semiconductor wafers placed in the oven are exposed at high temperature (8000C to 11000C) to a gas flow with a low percentage of dopants, so as to obtain the limit of solid solubility in the semiconductor. This gas flow is obtained from a neutral carrier gas and from a source of dopants (which may be liquid, solid or gaseous).

Dans l'invention, on s'intéresse plus particulièrement à un four de diffusion utilisant une source de dopant liquide. Par exemple, pour obtenir une couche de type
N, on utilise une solution de POCL3 dans un barboteur, dans lequel on fait passer un gaz porteur, de l'azote, puis on ajoute de l'oxygène. La réaction chimique donne un dopant P205 et du chlore. Un four à diffusion de l'état de la technique est représenté sur la figure 1.In the invention, we are more particularly interested in a diffusion furnace using a source of liquid dopant. For example, to get a type layer
N, a POCL3 solution is used in a bubbler, in which a carrier gas, nitrogen is passed, then oxygen is added. The chemical reaction gives a P205 dopant and chlorine. A state-of-the-art diffusion furnace is shown in FIG. 1.

Les débits de l'oxygène et de l'azote porteur sont réglés par des contrôleurs de débit (Mass Flow
Controler) MFC1 et MFC2.The oxygen and carrier nitrogen flow rates are regulated by flow controllers (Mass Flow
Control) MFC1 and MFC2.

Il comprend un tube à quartz 1 que l'on dispose à l'intérieur d'un enroulement de chauffage 2. Le flux gazeux de dopage est envoyé par une extrémité A du tube, formant le fond du tube. Les plaquettes 3 de semi-conducteur sont chargées par l'autre extrémité B, à l'entrée du tube. Cette entrée est ensuite fermée par une porte 4. Une ouverture S dans cette porte permet la sortie des gaz. Un tel four opère à pression atmosphérique. Le fond A du tube débouche en pratique dans une armoire de réglage, à l'arrière du bâti du four. L'entrée B du tube par laquelle sont entrées les plaquettes se situe côté salle blanche.It includes a quartz tube 1 which is placed inside a heating coil 2. The doping gas flow is sent through one end A of the tube, forming the bottom of the tube. The semiconductor wafers 3 are loaded by the other end B, at the entrance of the tube. This entry is then closed by a door 4. An opening S in this door allows the gases to exit. Such an oven operates at atmospheric pressure. The bottom A of the tube opens in practice into an adjustment cabinet, at the rear of the oven frame. The inlet B of the tube through which the inserts have entered is located on the clean room side.

Ce qui est important dans cette opération, c'est l'homogénéité de la répartition des dopants dans tout le volume du tube, pour obtenir une diffusion homogène sur l'ensemble des plaquettes 3.What is important in this operation is the homogeneity of the distribution of dopants throughout the volume of the tube, in order to obtain a homogeneous diffusion over all of the wafers 3.

Cette dilution homogène est en pratique obtenue en utilisant une grande quantité de gaz porteur (N2) qui dilue de façon homogène les dopants en créant une sorte de surpression dans le tube.This homogeneous dilution is in practice obtained by using a large amount of carrier gas (N2) which homogeneously dilutes the dopants by creating a kind of overpressure in the tube.

Un tel four est bien connu. Il permet d'obtenir de bons résultats pour des petites plaquettes (inférieures à cinq pouces). Pour des plaquettes plus grandes, on constate une dispersion des caractéristiques des dopages. En effectuant des mesures de dopage sur plusieurs plaquettes selon qu'elles sont à l'entrée au milieu ou au fond du tube et en différents points des plaquettes, on constate des écarts de dopage allant jusqu'à 10% pour des plaquettes de cinq pouces et jusqu'à 20% pour des plaquettes de six pouces. Ceci n'est pas acceptable. Pour ces plaquettes, il faudrait donc utiliser plutôt un procédé d'implantation ionique, qui permet un contrôle et une reproductibilité excellents du dopage. Mais l'équipement nécessaire est compliqué et coûteux et ne permet de traiter que peu de plaquettes à la fois. C'est donc un procédé coûteux qui ne se justifie par exemple que pour des tailles de plaquettes très grandes (à partir de huit pouces). Such an oven is well known. It gives good results for small plates (less than five inches). For larger wafers, there is a dispersion of the doping characteristics. By carrying out doping measurements on several platelets according to whether they are at the entry in the middle or at the bottom of the tube and at different points of the platelets, we observe doping differences of up to 10% for five inch platelets and up to 20% for six inch inserts. This is not acceptable. For these platelets, an ion implantation process should therefore be used instead, which allows excellent doping control and reproducibility. However, the equipment required is complicated and expensive and allows only a few platelets to be processed at a time. It is therefore an expensive process which is justified, for example, only for very large insert sizes (from eight inches).

Dans l'invention, on a cherché à améliorer la technique de diffusion, notamment pour les plaquettes comprises entre cinq et huit pouces.In the invention, attempts have been made to improve the diffusion technique, in particular for plates of between five and eight inches.

Un four de diffusion du type four à vide a alors été proposé, comme représenté sur la figure 2. Le système de fermeture 4 a été complété avec un joint d'étanchéité j, qui vient s'appuyer sur un épaulement intérieur 6 réalisé à l'extrémité B du tube. Une canne d'aspiration 5 des gaz passant par le fond A du tube et débouchant vers l'extrémité B du tube permet l'aspiration des gaz par une pompe 7, qui pompe aussi une quantité déterminée d'un gaz neutre de régulation (N2). A diffusion oven of the vacuum oven type was then proposed, as shown in FIG. 2. The closure system 4 was completed with a seal j, which comes to rest on an internal shoulder 6 produced at end B of the tube. A gas suction pipe 5 passing through the bottom A of the tube and opening towards the end B of the tube allows the suction of the gases by a pump 7, which also pumps a determined quantity of a neutral regulating gas (N2 ).

C'est la technique standard dite de régulation à vide par gavage de la pompe. En effet, dans un tel four, il faut pomper la quantité de flux envoyé dans le four, pour maintenir une pression constante dans le four. Or le débit du flux gazeux est faible. On pompe donc en parallèle un gaz de régulation (N2), pour arriver au débit d'aspiration de la pompe. Le débit de l'azote de régulation est contrôlé par un contrôleur de débit
MFC3, asservi par l'écart entre une consigne de pression K1 et une mesure de la pression dans le tube 1. Cette mesure est réalisée par un capteur placé à l'extérieur du tube 1, sur la canne d'aspiration 5 (le capteur ne tiendrait pas la haute température à l'intérieur du tube).This is the standard technique called vacuum regulation by booster pump. Indeed, in such an oven, it is necessary to pump the quantity of flux sent into the oven, to maintain a constant pressure in the oven. However, the gas flow rate is low. A regulating gas (N2) is therefore pumped in parallel, to arrive at the suction flow of the pump. The flow of regulating nitrogen is controlled by a flow controller
MFC3, controlled by the difference between a pressure setpoint K1 and a measurement of the pressure in the tube 1. This measurement is carried out by a sensor placed outside the tube 1, on the suction rod 5 (the sensor would not hold the high temperature inside the tube).

Des problèmes particuliers à l'application visée, c'est à dire la diffusion d'impuretés dans un substrat semiconducteur, sont apparus par rapport aux applications habituelles des fours à vide, comme par exemple, le dépôt de polysilicium. En effet, l'opération de dopage utilise des gaz dangereux et corrosifs. Dans l'exemple du dopage au phosphore, du fait de la présence d'humidité dans le four ( entrée d'air ambiant quand on met les plaquettes dans le tube), on obtient du HCl et du H3PO4 particulièrement corrosifs. Un pot de décantation 8 a donc été placé avant la pompe 7, pour condenser une partie de ces gaz. Et l'azote de régulation de la pompe permet aussi de les diluer. De plus, au lieu des pompes en métal habituelles qui ne dureraient que quelques jours, c'est une pompe plastique en téflon qui est utilisée dans ce four. Les pompes plastiques ont une capacité d'aspiration moindre que les pompes métalliques habituellement utilisées.Problems specific to the intended application, that is to say the diffusion of impurities in a semiconductor substrate, have appeared with respect to the usual applications of vacuum ovens, such as, for example, the deposition of polysilicon. Indeed, the doping operation uses dangerous and corrosive gases. In the example of phosphorus doping, due to the presence of moisture in the oven (entry of ambient air when the platelets are placed in the tube), HCl and H3PO4 are particularly corrosive. A settling pot 8 was therefore placed before the pump 7, to condense part of these gases. And the nitrogen regulating the pump also dilutes them. In addition, instead of the usual metal pumps that would only last a few days, a plastic Teflon pump is used in this oven. Plastic pumps have a lower suction capacity than the metal pumps usually used.

Mais elles conviennent bien pour l'opération de diffusion, pour laquelle il ne faut pas avoir un vide trop poussé dans le tube, sinon la diffusion n'a pas le temps de se produire. Il s'agit plutôt de maintenir une basse pression, pour que le flux gazeux mette un certain temps à traverser tout le tube.But they are well suited for the diffusion operation, for which one must not have a too high vacuum in the tube, otherwise the diffusion does not have time to occur. It is rather a question of maintaining a low pressure, so that the gas flow takes a certain time to pass through the entire tube.

Pour avoir une meilleure répartition du dopant à l'intérieur du four à basse pression, le four proposé comprend à l'extrémité A du tube, deux arrivées pour le flux gazeux avec injecteurs. L'injecteur est un petit cylindre en quartz résistant à haute température.To have a better distribution of the dopant inside the low-pressure oven, the proposed oven comprises at the end A of the tube, two inlets for the gas flow with injectors. The injector is a small quartz cylinder resistant to high temperature.

La première arrivée comprend un injecteur 9 placé au niveau de l'extrémité A du tube. Il reçoit un mélange d'oxygène et d'azote porteur chargé en dopant. Dans l'exemple avec du phosphore, cela doit donner dans le four du dopant P205 et du chlore. Mais dans ce système, ce mélange est contrôlé pour ne pas contenir suffisamment d'oxygène, de manière à ne pas consommer tout le dopant.The first arrival comprises an injector 9 placed at the end A of the tube. It receives a mixture of oxygen and nitrogen carrying charged by doping. In the example with phosphorus, this must give in the oven dopant P205 and chlorine. But in this system, this mixture is controlled not to contain enough oxygen, so as not to consume all the dopant.

La deuxième arrivée comprend un autre injecteur 10 dont l'orifice débouche sensiblement au milieu du tube, pour diffuser seulement de l'oxygène. Avec cet apport au milieu de tube, on crée à nouveau du P205 avec le POCl3 non encore consommé.The second inlet comprises another injector 10, the orifice of which opens out substantially in the middle of the tube, for diffusing only oxygen. With this addition to the middle of the tube, P205 is again created with the POCl3 not yet consumed.

Cependant en pratique, un tel four à basse pression à gavage de pompe et injecteurs n'a pas permis d'améliorer suffisamment les résultats. On a en effet mesuré en pratique des écarts de dopage de 12 à 20% pour des plaquettes de six pouces. Mais ces écarts ont été principalement observés sur les plaquettes situées du côté de l'extrémité B du tube, loin du deuxième injecteur. En outre, en faisant des recherches plus poussées avec de nombreux tests et mesures pour arriver à déterminer pourquoi le dopage était moins bon pour les plaquettes situés vers l'extrémité B du tube, on a découvert qu'il y avait de l'azote de régulation (ou de gavage) de la pompe qui arrivait à remonter par la canne d'aspiration 5 dans le tube 1, provoquant de ce fait une dilution du dopant dans cette partie du tube.However in practice, such a low pressure oven with pump and injector boosting has not made it possible to improve the results sufficiently. Doping differences of 12 to 20% have in fact been measured in practice for six-inch wafers. However, these differences were mainly observed on the pads located on the side of the end B of the tube, far from the second injector. In addition, by doing further research with numerous tests and measures to determine why the doping was less good for the platelets located towards the B end of the tube, it was discovered that there was nitrogen from regulation (or booster) of the pump which was able to go up by the suction rod 5 in the tube 1, thereby causing a dilution of the dopant in this part of the tube.

Ceci a pu s'expliquer par le fait que les pompes plastiques utilisées n'avait pas une aspiration suffisante, et permettaient une telle remontée d'azote dans le tube, problème qui n'apparait pas avec les pompes à vide habituellement utilisées pour faire un vide poussé, par exemple pour faire du dépôt de polysilicium.This could be explained by the fact that the plastic pumps used did not have sufficient suction, and allowed such a rise of nitrogen in the tube, a problem which does not appear with the vacuum pumps usually used to make a high vacuum, for example to deposit polysilicon.

Une solution à ces problèmes pouvait consister à amener l'orifice du deuxième injecteur plus vers l'extrémité B du tube, pour y faire l'apport de dopant nécessaire.One solution to these problems could consist in bringing the orifice of the second injector more towards the end B of the tube, to make the necessary dopant supply there.

Cette solution n'est pas apparue comme satisfaisante.This solution did not appear to be satisfactory.

En effet, lors des essais, on a aussi pu constater des fuites au niveau des injecteurs. En effet les raccords 11 et 12, nécessaires pour relier les tuyaux en téflon d'arrivée de gaz et les cylindres en quartz des injecteurs, présentent des défauts d'étanchéité à basse pression, laissant de l'air ambiant entrer dans le tube 1. Or il est très important de maintenir une pression constante à l'intérieur du tube.Indeed, during the tests, we also noticed leaks at the injectors. In fact, the connections 11 and 12, necessary to connect the teflon gas inlet pipes and the quartz cylinders of the injectors, have leaks at low pressure, allowing ambient air to enter the tube 1. However, it is very important to maintain a constant pressure inside the tube.

En outre, l'utilisation des injecteurs nécessite en pratique un réglage délicat de leur position dans le tube, ce qui ne permet pas d'avoir des résultats vraiment reproductibles.In addition, the use of injectors in practice requires a delicate adjustment of their position in the tube, which does not allow to have truly reproducible results.

Dans l'invention, on a donc cherché à résoudre le problème de dilution uniforme des dopants dans le four d'une autre manière.In the invention, we have therefore sought to solve the problem of uniform dilution of dopants in the furnace in another way.

Un objet de l'invention est un four de diffusion à basse pression comprenant un dispositif capable de réguler précisément la pression dans le four en évitant toute rentrée d'azote.An object of the invention is a low pressure diffusion furnace comprising a device capable of precisely regulating the pressure in the furnace while avoiding any entry of nitrogen.

Un autre objet de l'invention est un four de diffusion à basse pression n'utilisant pas d'injecteurs, pour supprimer les problèmes de réglage de position et de raccord hermétique.Another object of the invention is a low pressure diffusion oven not using injectors, to eliminate the problems of position adjustment and hermetic connection.

Dans l'invention, on utilise un dispositif de vanne de restriction placée en entrée de la pompe, pour faire varier la capacité de pompage de la pompe en fonction du débit de gaz envoyé dans le tube et de la pression que l'on veut avoir dans ce tube.In the invention, a restriction valve device placed at the inlet of the pump is used to vary the pumping capacity of the pump as a function of the flow rate of gas sent into the tube and of the pressure which it is desired to have. in this tube.

De cette manière, on contrôle précisément la pression dans le tube 1, sans avoir recours ni aux injecteurs, ni à un gaz de régulation de la pompe.In this way, the pressure in the tube 1 is precisely controlled, without using either the injectors or a gas for regulating the pump.

Telle que revendiquée, l'invention concerne donc un four à diffusion à basse pression pour le dopage de plaquettes de matériau semi-conducteur utilisant une source de dopant liquide, comprenant un tube chauffé dans lequel sont disposées les plaquettes, avec à une extrémité du tube une arrivée de flux gazeux de dopage et une canne d'aspiration débouchant vers l'autre extrémité B du tube et reliée à une pompe. Selon l'invention, des moyens de régulation de la pression sont prévus pour asservir la pression dans le tube à une consigne en pression au moyen d'une vanne de restriction en entrée de la pompe.As claimed, the invention therefore relates to a low pressure diffusion furnace for doping wafers of semiconductor material using a source of liquid dopant, comprising a heated tube in which the wafers are arranged, with at one end of the tube an inlet for a doping gas flow and a suction rod opening out towards the other end B of the tube and connected to a pump. According to the invention, pressure regulating means are provided for controlling the pressure in the tube to a pressure setpoint by means of a restriction valve at the inlet of the pump.

Un autre problème est apparu avec l'utilisation d'un four à basse pression. En effet, au démarrage du four, la dépression crée dans le tube par la pompe, aspire la source de dopant, créant une dépression dans le barboteur (bouteille) avec un risque d'implosion.Another problem arose with the use of a low pressure oven. Indeed, at the start of the oven, the vacuum created in the tube by the pump, sucks the source of dopant, creating a vacuum in the bubbler (bottle) with a risk of implosion.

Une solution à ce problème a été trouvée dans l'invention, en plaçant un système de régulation de la pression entre la sortie du barboteur et l'entrée dans le tube, permettant de maintenir le barboteur à une consigne de pression. De cette manière le barboteur est toujours maintenu isolé de la basse pression du tube.A solution to this problem has been found in the invention, by placing a system for regulating the pressure between the outlet of the bubbler and the inlet into the tube, making it possible to maintain the bubbler at a pressure setpoint. In this way the bubbler is always kept isolated from the low pressure of the tube.

Un autre problème est apparu dans la réalisation de l'épaulement 6 du joint d'étanchéité. En effet, l'épaulement réalisé à l'intérieur du tube, diminue l'ouverture du tube à cette extrémité, comme montré sur la figure 2. En pratique, cela gêne le passage des plaquettes sur le chargeur. La solution à ce problème technique a été de modifier le plan du tube pour permettre de réaliser cet épaulement sans réduire le diamètre d'entrée du tube, avec une forme arrondie de l'épaulement pour empêcher qu'il ne vienne pas buter contre l'enroulement de l'élément chauffant dans lequel est inséré le tube, par l'extrémité A. Avantageusement, cet épaulement a été réalisé en quartz dépoli, pour permettre en outre d'isoler thermiquement le joint de l'intérieur du tube.Another problem appeared in the production of the shoulder 6 of the seal. In fact, the shoulder produced inside the tube decreases the opening of the tube at this end, as shown in FIG. 2. In practice, this hinders the passage of the pads on the charger. The solution to this technical problem was to modify the plane of the tube to allow this shoulder to be produced without reducing the entry diameter of the tube, with a rounded shape of the shoulder to prevent it from coming into contact with the winding of the heating element in which the tube is inserted, by the end A. Advantageously, this shoulder has been made of frosted quartz, to allow in addition to thermally insulate the joint from the interior of the tube.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention sont présentés dans la description jointe, faite à titre indicatif et non limitatif de l'invention et en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un four à diffusion à pression ambiante de l'état de la technique, - la figure 2 représente schématiquement un four à diffusion à basse pression à gavage de pompe de l'état de la technique et - la figure 3 représente schématiquement un four à diffusion à basse pression selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention are presented in the attached description, given by way of indication and without limitation of the invention and with reference to the appended drawings, in which - FIG. 1 schematically represents a furnace at diffusion at ambient pressure of the state of the art, - Figure 2 schematically shows a low pressure diffusion furnace with pump gavage of the prior art and - Figure 3 schematically shows a low pressure diffusion furnace according to the invention .

On notera que les éléments communs aux différentes figures portent les mêmes références.It will be noted that the elements common to the different figures bear the same references.

Le four à diffusion selon l'invention comprend un tube à quartz 1 dans lequel sont chargées, par l'entrée B du tube (porte 4 ouverte), des plaquettes sur un chargeur (non représentés ici). Au fond A du tube 1, débouche une arrivée 13 de flux gazeux. Le dispositif d'alimentation du flux gazeux comprend une arrivée d'oxygène contrôlée par un régulateur de débit MFC1 (Mass Flow Controler). Il comprend aussi une arrivée d'azote porteur contrôlée par un autre régulateur de débit MFC2. Cet azote porteur est envoyé dans un barboteur contenant du POCl3. De l'azote chargé en
POCl3 sort de ce barboteur pour être mélangé à de l'oxygène et envoyé dans le tube 1.The diffusion furnace according to the invention comprises a quartz tube 1 into which are loaded, by the inlet B of the tube (door 4 open), plates on a charger (not shown here). At the bottom A of the tube 1, an inlet 13 for gas flow opens. The gas flow supply device includes an oxygen supply controlled by a MFC1 (Mass Flow Controler) flow regulator. It also includes a supply of carrier nitrogen controlled by another MFC2 flow regulator. This carrier nitrogen is sent to a bubbler containing POCl3. Nitrogen charged with
POCl3 leaves this bubbler to be mixed with oxygen and sent to tube 1.

Une canne d'aspiration 5 débouchant vers l'extrémité B du tube 1, permet à une pompe plastique 7 d'aspirer les gaz. La canne d'aspiration passe par un pot de décantation 8 pour condenser une partie des gaz aspirés, puis par un système de régulation de la pression 14 placé en entrée de la pompe. Ce régulateur selon l'invention comprend une vanne de restriction 15.A suction rod 5 opening towards the end B of the tube 1, allows a plastic pump 7 to suck the gases. The suction rod passes through a settling pot 8 to condense part of the aspirated gases, then through a pressure regulation system 14 placed at the inlet of the pump. This regulator according to the invention comprises a restriction valve 15.

On utilise par exemple une vanne du commerce commandée en courant, et qui comprend des bobines pour créer un champ magnétique permettant de positionner une vanne métallique. En obstruant plus ou moins l'entrée de la pompe, on règle ainsi la capacité de pompage. La régulation se fait à partir de la mesure de la pression dans le tube 1 par un capteur 16 prévu à cet effet, placé sur la canne d'aspiration à l'extérieur du tube 1. Cette mesure est comparée à une consigne Kp1 (réglée par un opérateur). La vanne de restriction étant un dispositif métallique, ce régulateur de pression 14 comprend en outre des moyens de chauffage 17 autour de la vanne de restriction. En pratique, on chauffe ainsi à une température d'au moins 40"C, ce qui permet d'éliminer localement toute condensation éventuelle. De cette manière on empêche les gaz corrosifs d'attaquer la vanne de restriction.One uses for example a commercially controlled valve current, and which includes coils to create a magnetic field for positioning a metal valve. By more or less obstructing the inlet of the pump, the pumping capacity is thus regulated. The regulation is made from the measurement of the pressure in the tube 1 by a sensor 16 provided for this purpose, placed on the suction rod outside the tube 1. This measurement is compared to a set point Kp1 (set by an operator). The restriction valve being a metallic device, this pressure regulator 14 further comprises heating means 17 around the restriction valve. In practice, it is thus heated to a temperature of at least 40 "C, which locally eliminates any possible condensation. In this way it prevents corrosive gases from attacking the restriction valve.

Avantageusement, on prévoit en outre un système de purge à l'azote du dispositif de régulation 14, pour éliminer tous les gaz quand l'opération de diffusion est arrêtée. On prévoit donc une vanne vl en amont du régulateur et une vanne v2 en aval du régulateur. La première vanne vl permet d'envoyer l'azote de purge et la deuxième vanne v2 permet l'évacuation des gaz.Advantageously, provision is also made for a nitrogen purge system of the regulating device 14, in order to eliminate all the gases when the diffusion operation is stopped. A valve vl is therefore provided upstream of the regulator and a valve v2 downstream of the regulator. The first valve vl sends the purge nitrogen and the second valve v2 allows the evacuation of gases.

De préférence, pour empêcher tous risques d'implosion du barboteur contenant la source de dopant liquide, un régulateur de pression 18 est en outre prévu entre le barboteur et le tube 1, pour maintenir la source de dopant liquide à une consigne de pression Kp2. Ce régulateur ouvre plus ou moins une vanne (non représentée), en fonction de l'écart de pression entre le barboteur et le tube, afin de garder la pression dans le barboteur à la consigne de pression Kp2 (positionnée par un opérateur). Le système de régulation 18 comprend donc un capteur de la pression du barboteur, un capteur de la pression du tube, des moyens de comparaison de la pression du barboteur avec la consigne, et de la pression du barboteur avec la pression du tube, pour commander en conséquence la vanne. Avantageusement un système de purge à l'azote au moyen de vannes v3 et v4, ainsi qu'un système de chauffage est prévu en combinaison avec le système de régulation 18, pour améliorer la durée de vie des différentes pièces métalliques utilisées.Preferably, to prevent any risk of implosion of the bubbler containing the source of liquid dopant, a pressure regulator 18 is further provided between the bubbler and the tube 1, to maintain the source of liquid dopant at a pressure setpoint Kp2. This regulator more or less opens a valve (not shown), depending on the pressure difference between the bubbler and the tube, in order to keep the pressure in the bubbler at the pressure setpoint Kp2 (positioned by an operator). The regulation system 18 therefore comprises a bubbler pressure sensor, a tube pressure sensor, means for comparing the bubbler pressure with the setpoint, and the bubbler pressure with the tube pressure, for controlling accordingly the valve. Advantageously, a nitrogen purge system by means of valves v3 and v4, as well as a heating system is provided in combination with the regulation system 18, in order to improve the service life of the various metal parts used.

Enfin, pour que le tube soit étanche, un joint j est prévu entre la porte et l'entrée du tube. L'entrée du tube comprend pour cela un épaulement 6 faisant saillie sur la face externe du tube, de manière à avoir un diamètre d'entrée suffisant pour laisser passer les plaquettes et leur chargeur. On a ainsi un décroché par rapport à la face externe du tube, avec un retour à angle droit 6a pour le côté d'appui du joint et une forme arrondie 6b de l'autre côté pour rattraper la surface du tube, de manière à empêcher que l'épaulement ne vienne buter contre l'enroulement de chauffage du four, dans lequel est placé le tube (par le fond A).Finally, so that the tube is watertight, a seal j is provided between the door and the inlet of the tube. The entry of the tube for this includes a shoulder 6 projecting from the external face of the tube, so as to have a sufficient entry diameter to allow the wafers and their magazine to pass. There is thus an off-hook with respect to the external face of the tube, with a return at right angles 6a to the bearing side of the joint and a rounded shape 6b on the other side to catch up with the surface of the tube, so as to prevent that the shoulder does not come up against the heating coil of the oven, in which the tube is placed (by the bottom A).

Cet épaulement est de préférence en quartz dépoli, pour isoler thermiquement le joint.This shoulder is preferably frosted quartz, to thermally insulate the joint.

La description du four selon l'invention a été faite en relation avec une application pour un dopage au phosphore. Il s'applique aux différentes sources liquides de dopants de type N ou P utilisés, ainsi qu'aux différents types de semi-conducteurs. The description of the furnace according to the invention has been made in relation to an application for doping with phosphorus. It applies to the different liquid sources of N or P type dopants used, as well as to the different types of semiconductors.

Claims

1. Low pressure diffusion furnace for doping wafers of semiconductor material using a source of liquid dopant, comprising a heated tube (1) in which the wafers are arranged, with a gas flow doping inlet at one end (A) of the tube and a suction rod (5) opening towards the other end (B) of the tube, said rod being connected to a pump (7), characterized in that pressure regulation means (14 ) are provided to control the pressure in the tube to a pressure setpoint (Kp1) by means of a restriction valve (15) placed at the inlet of the pump.

2. Diffusion oven according to claim 1, characterized in that the restriction valve (15) is surrounded by a heating means (17) to eliminate any condensation during operation.

3. diffusion oven according to claim 2, characterized in that it further comprises a device for purging with nitrogen of said pressure regulator (14), by means of valves (vl, v2) placed upstream and downstream of said regulator.

4. Diffusion oven according to any one of the preceding claims, characterized in that a pressure regulator (18) is placed between the source of liquid dopant and the tube, to isolate said source by pressure.

5. Diffusion oven according to claim 4, characterized in that said regulator for isolating the source of liquid dopant comprises heating means, to avoid any condensation.

6. diffusion oven according to claim 4 or 5, characterized in that it further comprises a nitrogen purge device by means of valves (v3, v4) placed upstream and downstream of said regulator to isolate the source liquid dopant.

7. Diffusion furnace according to any one of the preceding claims, characterized in that the inlet of the tube comprises a shoulder (6) of joint with a notch protruding from the external face of the tube, with a return at right angles on one side, to receive the joint and a rounded shape on the other side to catch up with the surface of the tube.

8. Diffusion oven according to claim 7, characterized in that this shoulder is made of frosted quartz to thermally insulate the joint.