[实用新型]一种双排气管扩散炉用石英管

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体领域，涉及一种二极管芯片制备用扩散炉组件，具 体涉及一种双排气管扩散炉用石英管。

背景技术

扩散炉是半导体生产线前工序的重要工艺设备之一，用于大规模集成电路、 分立器件、电力电子、光电器件和光导纤维等行业的扩散、氧化、退火、合金 及烧结等工艺。扩散炉与其内的石英管相配合，常用于半导体硅片的高温扩散， 进而生产得到芯片。

目前在扩散工艺中，扩散源主要分为气态源、液态源和纸源，纸源涂覆扩 散目前已经成为主流技术手段。在纸源扩散工艺中，扩散炉用石英管设置在扩 散炉的腔体内，并通过加热扩散炉来升温，其中石英管的一端设置有多个分别 用于通入多种高纯气体的进气口，石英管的另一端设置有用于排出多余气体的 排气口。在扩散工艺过程中，待扩散的硅片置于石英管中央，石英管在扩散炉 的腔体内升温至1250℃，多种高纯气体从进气口进入管内，并与扩散源在高温 下反应并扩散进入硅片内，多余的气体则从排气口排出。然而，从进气口通入 的多种高纯气体间密度差异较大，在进入管内后便形成层流，即密度小的气体 在最上面，并且从上到下气体的密度依次增大，如氮气在上面，氧气在最下面。 这些混合不均的气体在遇到硅片后，反应速度及扩散速度随高度的变化而变化， 导致扩散源在硅片的上、下部分扩散浓度不均；此外，硅片的直径越大，扩散 源在硅片上浓度的离散性越大。上述情况最终都将影响芯片的良品率。

另外一种喷淋式通气方法虽然解决了反应气体产生层流的问题，但是所有 气体只由一根进气管通入到炉膛内，这就需要在一根进气管上加工上多个进气 口并连接外置的气源，但是由于进气管通常由石英或者碳化硅制成，因此在加 工时就需要单独的模具，并且需要经常更换，造成成本的加大，且费时费力。

另外，在扩散反应前，需要先通入氮气排除管体内的空气，由于现有的扩 散炉只有一个排气管，所以这部分氮气也会当做废气直接排放到废气净化设备 中，造成了浪费。

实用新型内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型提供一种双排气管扩散炉用石英管， 能够将扩散反应前预通的氮气单独收集，以便处理后再次利用，节约了原料， 另外通过对传统喷淋式通气进行改进，既解决了产生层流的问题，又能够降低 成本。

本实用新型所述的一种双排气管扩散炉用石英管，包括具有一个内腔的管 体，管体内置有石英舟，石英舟上均匀排列有硅片，其特征在于：所述的管体 的一端顶部并排设置有两个进气口，每个进气口均连通有进气管，分别为N₂进 气管和O₂进气管，每个进气管从管体内通向管体的另一端且管端封闭，位于管 体内的进气管下表面均匀开设有进气孔；所述的管体的一端底部设置有两个个 排气口，每个排气口均连通有排气管，分别为N₂回收管和废气排气管，每个排 气管从管体内通向管体的另一端且管端封闭，位于管体内的排气管上表面均匀 开设有排气孔。

其中，优选方案如下：

进气孔和排气孔的直径为0.5～1.5mm。

进气管和排气管均为碳化硅材料制成。碳化硅材料化学稳定性好，使用寿 命长。

本实用新型中，N₂回收管和废气排气管分别连接氮气回收罐和废气处理罐， 操作时，在预通氮气排空气阶段，打开N₂回收管，关闭废气排气管，将氮气回 收到氮气回收罐中，以便将氮气和空气做分离处理后再次利用；在扩散反应阶 段，关闭N₂回收管，打开废气排气管，所有的气体都将回到到废气处理罐中， 由于该部分废气有毒，所以经过净化后再排放。

本实用新型所具有的有益效果是：采用双排气管设计，能够将预通氮气排 空气阶段的氮气回收再次利用，节约了原料；区别于传统的喷淋式通气，传统 的喷淋式通气只由一根进气管进气，本实用新型由两个进气管独立进气，避免 了进气管制作时需要单独开模，减小了成本；喷淋式设计，磷源在硅片上浓度 的离散性小，提高了芯片的良品率；可以避免气体层流的产生，进气管和排气 管均能够横跨整个硅片区域，气体可以自上向下流动，流动更加均匀，磷源能 够更好的在硅片上扩散。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的截面视图；