[發(fā)明專利]一種帶有氮?dú)獗Ｗo(hù)的三氯氫硅或四氯化硅工藝系統(tǒng)的控制管路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810225009.7
• 申請日: 2008-10-23
• 公開（公告）號: CN101723373A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何自強(qiáng);馮泉林;閆志瑞;張果虎
• 申請（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院;有研半導(dǎo)體材料股份有限公司
• 主分類號: C01B33/03
• 分類號: C01B33/03
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 郭佩蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種外延工藝中三氯硅烷(TCS)供應(yīng)系統(tǒng)的控制管路。本系統(tǒng)是一種氣體分配裝置同時連接TCS液罐和鼓泡器，可以通過鼓泡器為供給外延爐，也可以直接使用TCS液罐作為鼓泡器向外延爐供氣，同時利用本系統(tǒng)通過閥門組合的閉合可以達(dá)到管路清潔、吹掃、氣體置換等多種功能。在連接位置斷開時，本系統(tǒng)可以用氮?dú)獯祾吖苈?，避免空氣中的水汽的有害物質(zhì)進(jìn)入管路，污染和降低壽命降低。本系統(tǒng)不僅可以滿足外延工藝TCS供應(yīng)系統(tǒng)，而且可以滿足其它的工藝需要?dú)饣幕瘜W(xué)液體。?

技術(shù)背景：?

三氯硅烷簡稱TCS，是一種硅外延中常用的液體，三氯硅烷在常溫常壓下為具有刺激性惡臭易流動易揮發(fā)的無色透明液體。在空氣中極易燃燒，在-18℃以下也有著火的危險，遇明火則強(qiáng)烈燃燒，燃燒時發(fā)出紅色火焰和白色煙，生成SiO₂、HCl和Cl₂。三氯硅烷的蒸氣能與空氣形成濃度范圍很寬的爆炸性混合氣，受熱時引起猛烈的爆炸。遇潮氣時發(fā)煙，與水激烈反應(yīng)。三氯硅烷的蒸氣和液體都能對眼睛和皮膚引起灼傷，吸入后刺激呼吸道粘膜引起各種癥狀。所以在使用TCS時，必須注意TCS的安全控制。?

由于TCS毒性很強(qiáng)、且不能暴露在空氣中，正常的TCS檢測是將TCS液體封入石英管內(nèi)然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下測量其紅外光譜。對于外延用TCS，考慮到員工的人身安全，很難做到對TCS的來料檢測。?

在外延工藝中利用H₂作為載體將TCS氣化，然后輸入到沉積腔內(nèi)作為硅源。外延工藝中，為保證外延層的一致性，必須保證整個沉積過程TCS均勻供應(yīng)?，F(xiàn)行的外延工藝是將氫氣通入TCS液體中，然后利用氫氣在液體中形成的氣泡將TCS氣化，利用氫氣作為載體將TCS帶入外延爐內(nèi)。為了保證TCS供應(yīng)的穩(wěn)定性，TCS鼓泡器的設(shè)計(jì)必須保證TCS液體溫度、內(nèi)部壓力和氣泡上升的高度的穩(wěn)定。以獲得穩(wěn)定的TCS氣體流量。

純度達(dá)不到要求的TCS被用來作外延沉積時，獲得的外延層的電阻率就會有漂移。利用這個特點(diǎn)，如果將新來的TCS作本征外延，然后測量外延層的電阻率就可以判斷TCS的純度。?

利用本發(fā)明可以滿足以下功能：?

1、鼓泡器向外延爐供氣體TCS：通過管路閥門的閉合使得TCS通入鼓泡器。TCS在鼓泡器內(nèi)被氣化并通入外延爐內(nèi)，這樣可以以獲得穩(wěn)定的TCS流量。?

2、TCS質(zhì)量評估：為避免劣質(zhì)TCS污染鼓泡器，通過閥門切換將TCS液灌直接作為TCS鼓泡器向外延爐提供TCS氣體，生長本征外延層，通過本征外延層來評估TCS質(zhì)量。在確認(rèn)TCS質(zhì)量后，在由鼓泡器供氣。?

3、管路吹掃和氣體置換：避免液罐更換時管路內(nèi)殘余TCS直接進(jìn)入空氣。以及更液罐更換后管路內(nèi)殘余空氣的置換。?

4、氮?dú)獗Ｗo(hù)：鑒于更換液罐時，部分接口敞開，環(huán)境中的水汽和雜質(zhì)氣體會進(jìn)入管路。系統(tǒng)吹掃氮?dú)?，通過氮?dú)獠粩嗟呐畔颦h(huán)境而避免環(huán)境物質(zhì)進(jìn)入管路。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種分配和評估三氯氫硅或四氯化硅供應(yīng)系統(tǒng)的控制管路，該系統(tǒng)可以滿足以下功能：通過鼓泡器向外延爐供氣體TCS，對TCS作質(zhì)量評估，更換TCS液灌時候的管路吹掃和氣體置換，系統(tǒng)氮?dú)獗Ｗo(hù)(通過氮?dú)獠粩嗟呐畔颦h(huán)境而避免環(huán)境物質(zhì)進(jìn)入管路，使得三氯氫硅和四氯化硅的使用變得安全可靠，同時避免的液灌更換的過程中管路中雜質(zhì)的沾污)。?

為達(dá)到上述目的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個輸出端口，五個輸入端口，同時有六個接口連接廠務(wù)的氫氣、氮?dú)獾裙に嚉怏w。?

系統(tǒng)包括兩個輸出端口：其中一個輸出端口和外延爐的工藝氣體模塊連接，向外延爐提供工藝氣體，另外一個為輸出部分和尾氣處理系統(tǒng)連接，這部分管路上帶有文氏管的管路(文氏管的目的是用來抽真空)。?

系統(tǒng)包括五個輸入端口：其中兩個接口分別連接三氯氫硅或四氯化硅液罐上的氣相輸入接口和液相輸出接口(液灌本身有兩條鋼管，其中液相輸出接口連接通入液灌底部液相輸出管路，氣相輸入接口連接通在氣罐的頂部氣相輸入管路)；另外三個接口和鼓泡器連接(鼓泡器內(nèi)有三個管子，一條管路用于外界?輸入化學(xué)液，一條管路插入化學(xué)液底部用于鼓泡，一條管路在化學(xué)液的頂部輸出氣態(tài)的工藝氣體)。?

系統(tǒng)和廠務(wù)供氣還有六個接口連接，主要滿足工藝用氫氣的接入、管路保護(hù)用氮?dú)獾慕尤耄臀氖瞎苡闷胀ǖ獨(dú)獾慕尤搿?