[實用新型]一種用于5吋硅晶圓片磷預擴散的石英舟

有效

• 申請號: 201520336704.6
• 申請日: 2015-05-22
• 公開（公告）號: CN204732384U
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發明（設計）人: 李建林;張春風
• 申請（專利權）人: 揚州晶新微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/673
• 分類號: H01L21/673
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

技術領域

本實用新型涉及一種石英舟的結構，尤其是一種用于5吋硅晶圓片磷預擴散的石英舟，屬于半導體硅器件擴散工藝用工裝具。

背景技術

制作半導體器件離不開擴散工藝，所謂擴散工藝也就是將半導體材料硅晶圓片用如圖1所示的石英舟裝載后進入高溫擴散爐，石英舟是半導體器件制造不可或缺的擴散工藝工裝具。

硅晶圓片進入高溫擴散爐中（參見圖2）以后，再將所需要的摻雜物（如硼原子、或磷原子）由攜帶氣體通入高溫擴散爐中，經過一定時間后，半導體材料硅晶圓片的表面薄層就得到所需雜質的濃度分布。

由于半導體的硅分立器件和硅集成電路都是建立在兩次（或多次）擴散基礎上的：一般硼擴散是制作npn三級管的基區，而磷擴散是制作npn三極管的發射區，要求獲得一定放大倍數范圍的三級管的性能，而磷擴散就顯得特別重要，因為最后管子的放大特性是依靠磷擴散完成的。

正因為三極管的增益指標是由最終擴入三極管基區內的磷原子的總量和分布決定的，而這又與硅片上所有器件在擴散爐內的位置、溫度、附近雜質氣流的濃度和均勻性等工藝參數有關，雖然上述各工藝參數與擴散爐體及控制系統、氣體控制系統、雜質源溫度控制系統、機械推拉機構等設備有關。然而，工藝中所用的工裝件石英舟的設計特點也有很大影響，磷預淀積制品磷原子濃度的準確性、均勻性和重復性以及量產能力有著直接的關系，本實用新型石英舟的創造就是提高磷預淀積工序的產能和質量。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對上述現有技術的不足，提供一種用于5吋硅晶圓片磷預擴散的石英舟，從而提高磷預淀積工序的產能和質量。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：一種用于5吋硅晶圓片磷預擴散的石英舟，包括舟體，其特征是，所述舟體由四個舟節串聯而成，每個舟節包括四根石英棒以及石英支撐架，四根石英棒平行而置，石英棒兩端分別燒結在石英支撐架上，四根石英棒在同一平面內的橫截面的圓心構成一個圓弧，該圓弧與5吋硅晶圓片的外圓周線重合；

所述石英棒上設有若干裝載5吋硅晶圓片的置片槽，置片槽垂直于石英棒的軸線，四根石英棒之間的置片槽位置對應，四根石英棒在同一平面內的置片槽共同承載一片5吋硅晶圓片。

所述舟體總長為819mm。

所述石英棒的直徑為12mm，長度為176.2mm。

所述舟體上共有70對置片槽。

相鄰兩對置片槽的間距為7.14mm，每對置片槽中，兩個置片槽之間的距離為2.58mm。

所述置片槽的深度為3mm，寬度為0.70mm。

所述置片槽槽口設有60°的倒角，倒角深度為1mm。

每個石英支撐架底部設有兩個支撐腳，兩個支撐腳的底部為圓弧形，且沿舟體軸線對稱，兩個圓弧的圓心重合在石英擴散爐管的中心軸線上。

所述舟體兩端的石英支撐架上分別燒結有石英把手。

本實用新型石英舟總長度819mm，分四個舟節，所承載加工硅晶圓片的總量為70對，即140片。（注：投料50片/每批），由于考慮到在石英爐管恒溫區內石英舟的頭（進氣端）、尾（出氣端）的置片區域的溫度和氣氛多有不均衡性，常把這些區域考慮為非正式的產品工位，并用幾何形狀、尺寸與正片相同的硅片（所謂擋片）填充這些位置，因此最終該石英舟的載片能力為70對（140片）。

帶槽石英棒由直徑12mm、長度176.2mm相等的四根組成一組，按其軸線平行放置，石英棒的端頭燒結在兩塊石英支撐架上，構成一個舟節，舟體一頭一尾的支撐架稱之為擋板。

用本實用新型裝載待加工的硅晶圓片，將其送入內直徑為165mm的石英擴散爐管內，所有裝載的待加工硅晶圓片的軸心線與石英擴散爐管的中心軸線幾乎重合（參見圖2），如此設計使硅晶圓片周邊到石英爐管內壁空間的氣流得到最佳均勻性且穩定，這是硅片磷預擴散過程中磷的淀積濃度在同一片上以及片與片之間有較好均勻性的保障。

四根帶槽石英棒在垂直軸線的方向刻有若干的置片槽，四組帶槽石英棒的全部的置片槽共有70對。置片槽是硅晶圓片插入放置的位置，每個硅晶圓片由同一平面內的四根帶槽石英棒的置片槽共同承載。因而（四根帶槽石英棒的）任一組四個置片槽的中心線在石英棒垂直其軸線的方向都在同一平面上，這樣才能保證每個硅圓片的重量由四根石英棒共同均衡承擔。