[發(fā)明專利]在擴(kuò)散爐內(nèi)設(shè)置碳化硅長托防止石英管變形的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410466031.6
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104233472A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 商亞峰;滕躍;陶巍;郭慶;關(guān)凱月
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林華微電子股份有限公司
• 主分類號: C30B31/06
• 分類號: C30B31/06
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在擴(kuò)散爐內(nèi)設(shè)置碳化硅長托防止石英管變形的方法，屬于半導(dǎo)體襯底硅片加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有半導(dǎo)體擴(kuò)散工藝用擴(kuò)散設(shè)備為擴(kuò)散爐，石英管1貫穿爐體2，如圖1所示，石英管1呈細(xì)長狀，兩端由把扣環(huán)3固定，中部懸空，石英管1的一端為工藝氣體入口4。在工藝過程中，將若干硅片5載入石英舟6中，再將石英舟6送入石英管1中，自入口4通入工藝氣體，在1000℃以上的擴(kuò)散溫度下完成擴(kuò)散工藝。石英管1重復(fù)使用，在下一次使用前需取出清洗，再一次放入爐體2中時，需要相對于上一次使用狀態(tài)扭轉(zhuǎn)一個角度放置，例如90°。這是因?yàn)樵诟邷叵拢谑⒐?自重及載重的共同作用下，石英管1中部明顯向下彎曲，如圖2所示，伴隨這種彎曲還出現(xiàn)石英管1管體橫截面橢圓變形的現(xiàn)象，久而久之這種彎曲、變形會達(dá)到載有硅片5的石英舟6難以送入和取出的程度，甚至出現(xiàn)硅片5卡片現(xiàn)象，不得已就得報廢石英管1。如果每次借清洗機(jī)會扭轉(zhuǎn)一個度角放置，能夠在一定程度上矯正所述的彎曲、變形，延長石英管1的使用壽命。然而，這種扭轉(zhuǎn)措施的矯正效果有限，何況經(jīng)過多次矯正，石英管1的形狀變得非常不規(guī)則，不僅會出現(xiàn)無法預(yù)見的不利后果，而且管壁會在短時間內(nèi)快速變薄，使用不到3個月，石英管1處在擴(kuò)散爐爐膛恒溫區(qū)那部分的最薄處壁厚就降到要求厚度以下，石英管1使用壽命反而因此而縮短。例如，斷開使用了3個月的石英管1，測量其壁厚，內(nèi)徑為Φ130mm、原本壁厚為5mm的石英管1其壁厚減到3.5mm以下，接近報廢厚度。于是，現(xiàn)有技術(shù)還采取了其他一些力圖防止或者減輕石英管1彎曲、變形的措施。一是加厚石英管1的管壁。增加壁厚能夠提高耐變形溫度，間接表明這一加厚措施能夠提高石英管1抗彎曲能力。例如，內(nèi)徑為Φ140mm、壁厚為2mm的石英管1，當(dāng)石英管內(nèi)徑不變時，將壁厚增加到4mm，其耐溫溫度則從1030℃提高到1280℃，如圖3所示。在圖3中還包括內(nèi)徑分別為Φ160mm、Φ200mm的石英管1的壁厚與耐變形溫度的關(guān)系曲線，可見，內(nèi)徑不同的石英管1具有相同的耐變形溫度隨壁厚變化的規(guī)律。然而，加厚管壁一方面導(dǎo)致石英管1造價大幅升高，另一方面自重明顯增大，進(jìn)而抵消一部分抗彎曲能力。二是在石英管1外壁涂覆厚度約為20μm的Al₂O₃涂層，之后在該石英管1第一次使用時，在1150℃以上的高溫作用下，產(chǎn)生方石英轉(zhuǎn)變成核中心，Al₂O₃涂層最終轉(zhuǎn)變?yōu)橐粚泳鶆虻姆绞樱绞⒌娜埸c(diǎn)高達(dá)1720℃，這使得石英管1的耐溫性能有效提高，如圖4所示，曲線1為未做Al₂O₃涂層處理的石英管1其變形率與溫度的關(guān)系曲線，曲線2為做了Al₂O₃涂層處理的石英管1其變形率與溫度的關(guān)系曲線，可見，做Al₂O₃涂層處理能夠提高石英管1的耐溫性能，可是，效果并不明顯，例如，同樣發(fā)生變形率為0.8的變形，做了Al₂O₃涂層處理的石英管1對應(yīng)的溫度也僅僅提高了30℃而已，在具體的生產(chǎn)過程中，做了Al₂O₃涂層處理的石英管1的使用壽命也只有3個月，相對于未做Al₂O₃涂層處理的石英管1的1個多月的使用壽命來說，效果的確不明顯。

發(fā)明內(nèi)容

為了避免半導(dǎo)體工藝中硅片擴(kuò)散用石英管發(fā)生彎曲變形，延長石英管使用壽命，降低成本，我們發(fā)明了一種在擴(kuò)散爐內(nèi)設(shè)置碳化硅長托防止石英管變形的方法。

本發(fā)明之方法其特征在于，在擴(kuò)散爐爐膛底部安放碳化硅長托7，如圖5所示，將石英管1貫穿爐體2放置，石英管1底部與碳化硅長托7頂部接觸，如圖6所示，用把扣環(huán)3將石英管1兩端固定。