[实用新型]一种带喷淋管的扩散炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体加工设备，尤其涉及一种用于半导体加工的掺杂工艺的带喷淋管的扩散炉。

背景技术

扩散炉是一种半导体加工工艺设备，主要用于掺杂工艺。特别在晶体硅太阳能电池生产中，扩散炉是唯一的掺杂设备，也是制造工艺中对PN结的生成、转换效率的提高起决定性的关键设备。半导体加工中的扩散工艺，其要求反应管内气流稳定，气场分布均匀。但是传统的扩散炉，由于没有实施喷淋扩散技术，在工艺气体进入石英管内后，气体会产生层流，导致流场密度分布不够均匀，均匀性仅为5％，从而影响扩散工艺质量，而无法做出带有高质量的高阻值PN结的半导体材料。

发明内容

本实用新型为了解决传统扩散炉中的气体容易产生层流，导致流场密度分布不均匀、从而影响扩散工艺质量的技术问题，提供一种可使掺杂工艺的气场分布均匀并可做出高质量的高阻值PN结的带喷淋管的扩散炉。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的带喷淋管的扩散炉，其包括圆柱形石英管的反应室、设于该反应室一端的自动炉门、设于反应室内下部的石英舟。该石英舟的上方设有一喷淋管，该喷淋管沿反应室的轴向设置，其一端用石英堵头封闭另一端穿出反应室的壁体，位于反应室内喷淋管的轴段朝上的一侧沿喷淋管的轴向开有一排小孔；所述石英舟的下方设有一根排气管，该排气管沿反应室的轴向设置，其一端与反应室内部相通另一端穿出反应室的壁体。

本实用新型设于石英管反应室内的喷淋管的轴段，朝上的一侧沿喷淋管的轴向开有一排小孔，导入喷淋管的工艺气体将从各个小孔呈扇形向上喷射出来，当气流碰到顶部圆形光滑的石英管壁时，气流反向弹射分散而产生紊流，如此使得石英管反应室内的气体密度均匀分布，并可充分均匀的与硅片接触，从而保证扩散元素的分布均匀稳定，在硅片内均匀地生成PN结，并有比较一致的方块电阻。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1为本实用新型较佳实施例结构示意图；

图2为喷淋扩散的紊流弹射的截面示意图。

具体实施方式

图1示出了本实用新型较佳实施例的基本结构，所述的带喷淋管的扩散炉，包括圆柱形石英管反应室1、该反应室左端封闭、右端设有一自动炉门2。反应室1内下部设有石英舟3，该石英舟用于装载硅片5进出反应室1。反应室内石英舟3的上方设有一喷淋管4，该喷淋管沿石英管反应室1的轴向设置，其右端用石英堵头8焊接起来将其封闭、左端穿出石英管反应室1的壁体，与外界的供气系统联通。而位于反应室1内喷淋管4的轴段朝上的一侧沿喷淋管的轴向开有一排小孔7。反应室1内石英舟3的下方设有一根排气管6，该排气管沿石英管的轴向设置，该排气管右端与石英管反应室内部相通，左端穿出反应室1的壁体，与外界的排气系统联通。

如图1和图2所示，当工艺气体(POCl₃)从喷淋管4引入圆柱形石英管的反应室1内，工艺气体将从喷淋管上侧的小孔7呈扇形向上喷射出来，当气流碰到反应室1内顶部圆形光滑的管壁时，气流向各个方向反弹分散而下并产生紊流。因为呈扇形喷出的中间的气体比两边的气体要浓一些，但中间的气体碰到管壁弹射下降时受向上气体碰撞的影响较大，所以下降的速度减弱、浓度减少。对于竖直安放在石英舟3上的硅片5，其中间区域所粘附的源体并不会比边沿部分多。另外，而边沿部分喷出的气体，碰到管壁弹射下降时受向上气体碰撞影响较小，因此尽管从孔中排出气体的速度慢一些，但硅片边沿区域所粘附的源体并不会比中间部分浓度小。工艺气体均匀地粘附到硅片表面，在高温状态下裂变出磷后扩散到硅片中。随着工艺气体按照设定的流量不断的往石英管反应室内供气，同时工艺废气不断的从排气管排出，使得石英管反应室具有恒定的浓度。在固定的高温状态下，扩散时间决定硅片中PN结的生成。而扩散产生的工艺废气从排气口排出石英管，保证了反应室的压力处于平衡状态。这样，在扩散工艺过程中，工艺气体在石英管反应室内的分布更加均匀，则可提升硅片表面扩散反应的均匀性，从而提高了扩散工艺的质量。