[发明专利]半导体扩散设备

说明书

本发明提供一种半导体扩散设备，包括扩散炉体、炉门及空气阻气门；扩散炉体用于容纳承载晶圆的晶舟，扩散炉体的炉管一端封闭，炉管另一端具有装卸通口；炉门设置于扩散炉体具有装卸通口的炉管一端，且与扩散炉体活动连接，用于扩散制程中封闭装卸通口；空气阻气门与清洁气体管路的一端相连接，清洁气体管路的另一端连接至一清洁气体源；空气阻气门与装卸通口相邻，以避免外来气体进入扩散炉体内，当炉门打开，并使晶舟从扩散炉体内经过装卸通口下降的过程中，空气阻气门将从清洁气体管路喷出的清洁气体分散喷射到晶圆表面及周围，保护晶圆不被污染。本发明结构简单，使用方便，能有效减少晶圆的颗粒污染，提高生产良率。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种半导体扩散设备。

背景技术

扩散工艺是半导体芯片制造中最主要的掺杂工艺，它是在高温条件下，将磷、硼等原子扩散到晶圆内，从而改变和控制半导体内杂质的类型、浓度和分布，以便建立起不同的电特性区域。现有的扩散工艺绝大部分都是以批次型处理方式进行的，即将多个批次的上百片乃至数百片晶圆同时放入扩散炉中进行扩散处理，由此可以极大提高生产效率。但潜在的风险是，一旦设备出现故障或工艺出现异常，受到影响的晶圆数量也是成倍增加，因而对半导体扩散设备的管理需格外严格，要尽力将潜在的易引起工艺不良的风险在事前予以排除。

扩散工艺进行过程中，扩散源除了扩散到晶圆表面外，还会扩散到扩散炉体内的各个角落，比如扩散炉体内壁上、晶舟上和炉门盖内表面等形成杂质污染源，这些杂质污染源可能以直接的颗粒形态或者因反应生成的副产物以不稳定的膜质状态存在于扩散炉体内，随时有继续飞散造成颗粒污染的可能，尤其是在像多晶硅扩散和氮化物扩散这类容易生成粉末状反应副产物，且反应气体本身易分解生成污染颗粒的扩散工艺中，扩散反应结束后会在扩散炉体内壁和晶舟上积聚较多的污染杂质，一旦扩散炉体发生震动或受到较强的外来气流的冲击，这些污染源就极易四处分散并掉到晶圆上，造成严重的颗粒污染。在扩散工艺完成后，需开启炉门以将装载有晶圆的晶舟从扩散炉体内移出，这个过程中，含有不纯物的外来气体10可能进入扩散炉体11内，如图1所示，造成扩散炉体11内部和晶舟上的污染源飞散掉落在晶圆上，而且外来气体还可能与扩散炉体11内残存的工艺气体反应生成新的污染掉至晶圆上，使得晶圆的颗粒污染进一步加剧，导致生产良率下降，造成严重的经济损失。为减少颗粒污染，各大半导体芯片制造厂都加强了清洗工艺，但这种在晶舟下降过程中造成的新污染一旦形成，很可能难以通过清洗工艺去除，因此需采取更有效的措施将此类污染问题在事前予以排除。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体扩散设备，用于解决现有技术中在开启炉门后，晶舟从扩散炉体内移出的过程，外来气体容易进入扩散炉体内，造成扩散炉体内壁和晶舟上原有的污染物飞散掉至晶圆上，造成晶圆的颗粒污染，导致生产良率下降，同时外来气体也容易对扩散炉体造成污染等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体扩散设备，包括扩散炉体、炉门及空气阻气门；所述扩散炉体用于容纳承载晶圆的晶舟，所述扩散炉体的炉管一端封闭，炉管另一端具有装卸通口；所述炉门设置于所述扩散炉体具有所述装卸通口的一端，且与所述扩散炉体活动连接，用于扩散制程中封闭所述装卸通口；所述空气阻气门与清洁气体管路的一端相连接，所述清洁气体管路的另一端连接至一清洁气体源，所述空气阻气门与所述装卸通口相邻，以避免外来气体进入所述扩散炉体内，当所述炉门打开，并使所述晶舟从所述扩散炉体内经过所述装卸通口下降的过程中，所述空气阻气门将从所述清洁气体管路喷出的清洁气体分散喷射到通过所述装卸通口的所述晶圆表面及周围，以保护所述晶圆不被污染。

可选地，所述空气阻气门的喷头上分布有多个非等向喷气的细孔，所述细孔的直径小于1cm。

可选地，所述空气阻气门具有呈圆弧形的喷射面，多个所述细孔在所述喷射面上均匀间隔分布。

在另一可选方案中，所述空气阻气门具有凹面形的喷射面，多个所述细孔在所述喷射面上均匀间隔分布。