[發明專利]摻雜氣體緩沖裝置、摻雜氣體供給裝置及方法

在審

• 申請號: 201610825552.5
• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN107815730A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 劉源;牛景豪;史紅濤;林洋;保羅·邦凡蒂
• 申請（專利權）人: 上海新昇半導體科技有限公司
• 主分類號: C30B25/14
• 分類號: C30B25/14;C30B25/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 余昌昊

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種摻雜氣體緩沖裝置、摻雜氣體供給裝置及方法。

背景技術

摻雜氣體廣泛應用于硅外延工藝中，來實現N型和P型硅層的制作。通常摻雜氣體如B2H6和PH3等，其濃度通常由氫氣稀釋到百萬分之一數量級，并存儲于圓柱狀不銹鋼材料制成的氣缸內。然而，硅外延沉積物中只需要十億分之一數量級濃度的摻雜氣體，這意味著摻雜氣體在進入反應室之前需要進一步由氫氣進行稀釋。隨著進一步的稀釋，摻雜氣體分子傾向于滲透到鋼制的氣缸內壁中，從而降低了摻雜氣體在低濃度下的長期穩定性。

現有技術中通過在硅外延工藝中，實時稀釋氣體，然后立即供給硅外延反應室的方法來避免摻雜氣體擴散到氣缸中。如圖1所示，圖1是現有的摻雜氣體供給裝置結構圖，摻雜氣體供給裝置1包括摻雜氣體稀釋裝置20、反應室40及濕法尾氣處理器50，其輸入稀釋氣體10及摻雜氣體11，稀釋氣體10及摻雜氣體11進入摻雜氣體稀釋裝置20混合稀釋，然后排到反應室40與濕法尾氣處理器50。

然而，現有技術的弊端為摻雜氣體使用率較低，如圖2所示，圖2是現有的摻雜氣體供給裝置示意圖，氣體質量流速控制器MFC1與MFC3的氣體質量流速為每分鐘20升(標準大氣壓情況下)，氣體質量流速控制器MFC2與MFC4的氣體質量流速為每分鐘200毫升(標準大氣壓情況下)，稀釋氣體10和摻雜氣體11在摻雜氣體稀釋裝置20中按照100比1的比例進行混合和稀釋工藝，摻雜氣體由百萬分之一數量級濃度稀釋到十億分之一數量級濃度，然后十億分之一數量級濃度的摻雜氣體一部分通過氣體質量流速控制器MFC5直接排到反應室40進行硅外延工藝，其余經過背壓閥BPR1排到濕法尾氣處理器50進行處理，然后排放到外部環境中，由于只有排到反應室40的摻雜氣體是用于硅外延工藝的，其余的摻雜氣體直接排放掉，氣體質量流速控制器MFC5的氣體質量流速為每分鐘200毫升(標準大氣壓情況下)，摻雜氣體在氣體質量流速控制器MFC1與MFC2的氣體質量總流速為每分鐘20.2升(標準大氣壓情況下)，因此，摻雜氣體的使用率低于1％。

因此，需要設計一種提高摻雜氣體使用率的裝置及提高摻雜氣體使用率的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種摻雜氣體緩沖裝置、摻雜氣體供給裝置及方法，以解決現有的摻雜氣體使用率低的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種摻雜氣體緩沖裝置，所述摻雜氣體緩沖裝置包括本體、加熱裝置、運動裝置及密封裝置，其中：

所述加熱裝置覆蓋所述本體外表面，用于為本體加熱；

所述運動裝置安裝在所述加熱裝置外部，用于帶動本體及加熱裝置持續上下移動；

所述密封裝置安裝在所述本體的進氣口和出氣口端，用于對本體內的摻雜氣體進行密封。

可選的，在所述的摻雜氣體緩沖裝置中，所述本體為不銹鋼罐。

可選的，在所述的摻雜氣體緩沖裝置中，所述加熱裝置為加熱套。

可選的，在所述的摻雜氣體緩沖裝置中，所述加熱裝置使本體外表面溫度保持在40℃～50℃。

可選的，在所述的摻雜氣體緩沖裝置中，所述運動裝置為電梯裝置。

可選的，在所述的摻雜氣體緩沖裝置中，所述密封裝置為磁流體密封裝置。

可選的，在所述的摻雜氣體緩沖裝置中，所述摻雜氣體緩沖裝置還包括氣體壓強測量裝置，用于測量所述摻雜氣體緩沖裝置內的氣體壓強。

本發明還提供一種摻雜氣體供給裝置，所述摻雜氣體供給裝置包括摻雜氣體稀釋裝置、摻雜氣體緩沖裝置及反應室，其中：

所述摻雜氣體稀釋裝置連接所述摻雜氣體緩沖裝置；

所述摻雜氣體緩沖裝置連接所述反應室。

可選的，在所述的摻雜氣體供給裝置中，所述摻雜氣體稀釋裝置與所述摻雜氣體緩沖裝置通過氣體壓縮機連接。

可選的，在所述的摻雜氣體供給裝置中，所述摻雜氣體緩沖裝置與所述反應室通過分流裝置連接。

本發明還提供一種摻雜氣體供給方法，所述摻雜氣體供給方法步驟如下：

S1：摻雜氣體稀釋裝置向摻雜氣體緩沖裝置充入摻雜氣體；

S2：摻雜氣體緩沖裝置向反應室排出摻雜氣體。

可選的，在所述的摻雜氣體供給方法中，所述步驟S1直至所述摻雜氣體緩沖裝置中的摻雜氣體的氣體壓強測量值等于第一極限值停止。

可選的，在所述的摻雜氣體供給方法中，所述第一極限值的范圍為100～150磅/平方英寸。