TWM631393U - 外延摻雜氣體的稀釋裝置 - Google Patents
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Abstract
本創作涉及一種外延摻雜氣體的稀釋裝置，包括用於通過摻雜氣體的第一管路，第一管路上設置有濃度檢測機構和第一流量控制機構，以及控制器，與濃度檢測機構和第一流量控制機構信號連接。本創作的稀釋裝置提供的經稀釋的摻雜氣體具有穩定的濃度，從而保證得到的外延層具有穩定的電阻率。
Description
本創作涉及外延生長設備，具體涉及外延摻雜氣體的稀釋裝置。
摻雜是外延生長過程中的重要步驟，在外延生長時，需要通過控制摻雜來控制和保證外延層的導電類型和電阻率。目前矽外延生產中常用的主摻雜質源是磷烷、砷烷和乙硼烷等，它們以氣相形式與矽源及組成外延的主氣流進入外延反應室，在外延生長的同時一道摻入外延層。通過控制摻雜濃度和流量就能控制矽外延層中的摻雜量即控制外延層的電阻率。因此，摻雜氣體的濃度和流量的長期穩定性決定了外延層電阻率的穩定性。
在現有技術中，一般通過摻雜氣鋼瓶和稀釋氣鋼瓶中的氣體經過一定比例的混合稀釋後輸出至外延用的反應腔中。鋼瓶摻雜氣在使用的過程中其濃度難免發生波動，而鋼瓶與鋼瓶之間的濃度也難免存在差別，無論是在單個鋼瓶的使用過程中，還是在鋼瓶更換後，都無法保證摻雜濃度的穩定性，這將直接影響到產品的質量。
有鑑於此，本創作人特地針對外延生長設備加以研究及改良，期以一較佳設計改善上述問題，並在經過長期研發及不斷測試後，始有本創作之問世。
本創作的主要目的在於提供一種能夠提供長期穩定摻雜濃度的外延摻雜氣體的稀釋裝置。
為了實現上述目的，本創作提供一種外延摻雜氣體的稀釋裝置，包括：
用於通過摻雜氣體的第一管路，第一管路上設置有濃度檢測機構和第一流量控制機構，
控制器，與濃度檢測機構和第一流量控制機構信號連接。
在一些實施例中，還包括用於通過稀釋氣體的第二管路。
在一些實施例中，第二管路上設置有第二流量控制機構，控制器與第二流量控制機構信號連接。
在一些實施例中，在所述的第二管路上，位於第二流量控制機構的前後位置分別設置有第一、第二控制閥，第一、第二控制閥與所述的控制器信號連接。
在一些實施例中，還包括氣體混合機構和第三管路，第一管路的出口、第二管路的出口均與混合機構的進口連接，混合機構的出口與第三管路的進口連接。
在一些實施例中，所述的氣體混合機構採用蓄能器 。
在一些實施例中，第三管路上設置有壓力調節器、壓力傳感器、放空管路、閥門中的一種或多種。
在一些實施例中，在所述的第一管路上，位於第一流量控制機構的前後位置分別設置有第三、第四控制閥，第三、第四控制閥與所述的控制器信號連接。
在一些實施例中，包括儀錶氣管路，儀錶氣管路上設置有儀錶氣控制閥，所述的控制器與儀錶氣控制閥信號連接。
在一些實施例中，包括溫度調節器，所述的溫度調節器被配置成對濃度檢測機構的環境溫度進行調節。
經過本創作稀釋裝置稀釋的摻雜氣體具有長期穩定的濃度，從而保證外延層具有穩定的電阻率。
本創作係一種外延摻雜氣體的稀釋裝置，其實施手段、特點及其功效，茲舉數種較佳可行實施例並配合圖式於下文進行詳細說明，俾供 鈞上深入瞭解並認同本創作。
下面結合附圖與實施例對本創作作進一步說明。
如圖1所示，本實施例的外延摻雜氣體的稀釋裝置主要包括：用於通過摻雜氣體的第一管路100和控制器400，第一管路100上設置有濃度檢測機構101和第一流量控制機構102，控制器400與濃度檢測機構101和第一流量控制機構102信號連接。根據濃度檢測機構101的檢測到摻雜氣體中摻雜劑的濃度，以根據控制器400中預設的稀釋比例設定值，由控制器400發送控制信號至第一流量控制機構102，控制從第一管路100出口送出的摻雜氣體的流量，以穩定稀釋後摻雜氣體的摻雜濃度。濃度檢測機構101可以採用濃度傳感器，第一流量控制機構102採用流量控制閥，控制器400可採用可編程控制器。
在本實施例中，還包括用於通過稀釋氣體的第二管路200。第二管路200上設置有第二流量控制機構201，控制器400與第二流量控制機構201信號連接。第二管路200輸送用於稀釋摻雜氣體的稀釋氣體，根據控制器中預設的稀釋比例設定值，一方面可以對第一流量控制機構102控制第一管路100中摻雜氣體的流量，另一方面還可以發送控制信號至第二流量控制機構201，控制第二管路200出口送出稀釋氣體的流量，同時調節摻雜氣體和稀釋氣體的流量能夠提高調節效率，使得摻雜濃度更加穩定。第二流量控制機構201也可採用流量控制閥。
在一些實施例中，還包括氣體混合機構301和第三管路300，第一管路100的出口、第二管路200的出口均與混合機構的進口連接，混合機構的出口與第三管路300的進口連接。所述的氣體混合機構301採用蓄能器。蓄能器一方面能夠用於預防壓力的大幅度波動，另一方面，蓄能器中積蓄的壓力能夠幫助摻雜氣體和稀釋氣體的充分混合，起到了增強混合效果的作用。第三管路300上設置有壓力調節器304、壓力傳感器303、放空管路305、手動閥306中的一種或多種。其中，提供放空管路305能夠在外延結束後排出管路中剩餘的氣體，另一方面，第一管路100、第三管路300和放空管路305能夠形成一條對濃度檢測機構101的校驗通路，在校驗時，從第一通路的進口通入校驗氣體，校驗氣經過濃度檢測機構101後由放空管路305排出。
在本實施例中，在所述的第一管路100上，位於第一流量控制機構102的前後位置分別設置有第三、第四控制閥103、104，第三、第四控制閥103、104與所述的控制器400信號連接。在所述的第二管路200上，位於第二流量控制機構201的前後位置分別設置有第一、第二控制閥202、203，第一、第二控制閥202、203與所述的控制器400信號連接。當第一流量控制機構102、第二流量控制機構201停止工作時，可關閉第一流量控制機構102、第二流量控制機構201兩端的第三、第四控制閥103、104、第一、第二控制閥202、203，以防止因第一、第二流量控制機構201洩露造成的對後續蓄能器中稀釋後摻雜氣體的濃度影響。
本實施例中，還包括儀錶氣管路，儀錶氣管路上設置有儀錶氣控制閥500，所述的控制器400與儀錶氣控制閥500信號連接。通過控制器400控制儀錶氣控制閥500，以提高設備的自動化程度。
本實施例中還包括溫度調節器，所述的溫度調節器被配置成對濃度檢測機構101的環境溫度進行調節。通過增加外部的溫度調節器，減少了外界環境因素對於檢測結果的影響。
除此以外，還可以在第一管路100上設置手動閥105，壓力傳感器106，第二管路上設置手動閥204，壓力傳感器205，在放空管路305上設置手動閥307，從而使得稀釋裝置具有可手動調節的可能。
在進行摻雜氣體稀釋時，在第一管路100的進口處通入的摻雜氣體，如磷烷，在第二管路200中通入稀釋氣體，如氫氣，濃度檢測機構101將檢測到的磷烷濃度數值發送給控制器400，控制器400根據預設的稀釋比例調節第一流量控制機構102和第二流量控制控制機構201，實現預設的稀釋比例，磷烷和氫氣進入氣體混合機構301中進行混合，並穩定壓力，稀釋後的摻雜氣體經第三管路300上的壓力調節器304調節壓力送入反應腔體內進行摻雜。
將傳統的直接由鋼瓶原氣作為氣源供氣生產的產品與相同濃度氣源經過本創作稀釋裝置供氣生產的產品進行比較，其結果如下：
| 第一次 生產檢測 | 第二次 生產檢測 | 第三次 生產檢測 | 第四次 生產檢測 | 第五次 生產檢測 | |
| 鋼瓶氣源 | 1.342 | 1.337 | 1.328 | 1.344 | 1.336 |
| 稀釋裝置氣源 | 1.336 | 1.337 | 1.334 | 1.336 | 1.333 |
上表實驗結果表明，採用本創作稀釋裝置供氣生產的外延片電阻率波動遠小於原氣供應系統。其原因在於，採用本創作稀釋裝置能夠得到摻雜劑濃度長期穩定的摻雜氣體。本創作的稀釋裝置能夠確保濃度長期穩定供應，可得到更穩定的外延電阻率，適合於批量生產，宜於在生產中推廣使用。
綜觀上述，本創作所揭露之技術手段不僅為前所未見，且確可達致預期之目的與功效，故兼具新穎性與進步性，誠屬專利法所稱之新型無誤，以其整體結構而言，確已符合專利法之法定要件，爰依法提出新型專利申請。
惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例，當不能以此作為限定本創作之實施範圍，即大凡依本創作申請專利範圍及說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬於本創作專利涵蓋之範圍內。
〔本創作〕
100:第一管路
101:濃度檢測機構
102:第一流量控制機構
103:第三控制閥
104:第四控制閥
200:第二管路
201:第二流量控制機構
202:第一控制閥
203:第二控制閥
300:第三管路
301:氣體混合機構
304:壓力調節器
305:放空管路
400:控制器
500:儀錶氣控制閥
106、205、302、303:均為壓力傳感器
105、204、306、307:均為手動閥
[圖1]為本創作稀釋裝置的一種結構示意圖。
100:第一管路
101:濃度檢測機構
102:第一流量控制機構
103:第三控制閥
104:第四控制閥
200:第二管路
201:第二流量控制機構
202:第一控制閥
203:第二控制閥
300:第三管路
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304:壓力調節器
305:放空管路
400:控制器
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106、205、302、303:均為壓力傳感器
105、204、306、307:均為手動閥
Claims (10)
- 一種外延摻雜氣體的稀釋裝置，其特徵在於包括： 用於通過摻雜氣體的第一管路，第一管路上設置有濃度檢測機構和第一流量控制機構， 控制器，與濃度檢測機構和第一流量控制機構信號連接。
- 如請求項1所述之外延摻雜氣體的稀釋裝置，其中，還包括用於通過稀釋氣體的第二管路。
- 如請求項2所述之外延摻雜氣體的稀釋裝置，其中，第二管路上設置有第二流量控制機構，控制器與第二流量控制機構信號連接。
- 如請求項3所述之外延摻雜氣體的稀釋裝置，其中，在所述的第二管路上，位於第二流量控制機構的前後位置分別設置有第一、第二控制閥，第一、第二控制閥與所述的控制器信號連接。
- 如請求項2所述之外延摻雜氣體的稀釋裝置，其中，還包括氣體混合機構和第三管路，第一管路的出口、第二管路的出口均與混合機構的進口連接，混合機構的出口與第三管路的進口連接。
- 如請求項5所述之外延摻雜氣體的稀釋裝置，其中，所述的氣體混合機構採用蓄壓器。
- 如請求項5所述之外延摻雜氣體的稀釋裝置，其中，第三管路上設置有壓力調節器、壓力傳感器、放空管路、閥門中的一種或多種。
- 如請求項1所述之外延摻雜氣體的稀釋裝置，其中，在所述的第一管路上，位於第一流量控制機構的前後位置分別設置有第三、第四控制閥，第三、第四控制閥與所述的控制器信號連接。
- 如請求項1所述之外延摻雜氣體的稀釋裝置，其中，包括儀錶氣管路，儀錶氣管路上設置有儀錶氣控制閥，所述的控制器與儀錶氣控制閥信號連接。
- 如請求項1所述之外延摻雜氣體的稀釋裝置，其中，包括溫度調節器，所述的溫度調節器被配置成對濃度檢測機構的環境溫度進行調節。
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