氢氧合成氧化炉管改POCL3掺杂炉管

2014-02-26 09:24李志成重庆中科渝芯电子有限公司重庆401332

化工管理 2014年14期

李志成(重庆中科渝芯电子有限公司重庆401332)

引言

掺杂工艺就是将可控数量的所需杂质掺入硅片中的特定区域内，从而改变半导体的电学性能，利用掺杂工艺，可以制作PN结、晶体管的源漏区、电阻、欧姆接触等，这些是制造大规模集成电路的基础。扩散和离子注入是半导体掺杂的两种主要工艺。两者都被用来制作分离器件与集成电路，互补不足，相得益彰。扩散是较早时期采用的参杂工艺，并沿用至今，离子注入是20世纪60年代发展起来的在很多方面都优于扩散的掺杂工艺。扩散的优点在于设备简单，工艺简单，操作方便，成本低。由于生产线上POCL3液态源掺杂设备产量不能满足生产的需求，故对较为空闲的氢氧合成炉管进行了改造，使其满足POCL3液态源掺杂工艺，以解决该工序产量不足的问题。

一、系统配置

1.原氢氧合成氧化工艺炉管配置

原氢氧合成氧化工艺炉管配置有四种气体六路管道。四种气体包括有：氮气、氧气、氢气以及氯化氢气体；六路管道包括有：针阀调节的氮气一路、20SLM的氮气一路、20SLM的氢气一路、20LSM的氧气一路、2SLM的氧气一路以及500SCCM的氯化氢一路，其气路图如图一所示。由于原炉管做氢氧合成工艺故该炉管还包括有外点火系统以及氢氧合成工艺时需要的多种保护措施。

图1 氧化工艺气路图

2.新POCL3工艺炉管配置

POCL3工艺配置需要三种气体六路管道。三种气体包括有：氮气、氧气以及氯化氢气体；六路管道包括有：针阀调节的氮气一路、20SLM的氮气一路、2SLM氮气一路、20LSM的氧气一路、2SLM的氧气一路以及500SCCM的氯化氢一路。由于新系统要做POCL3液态源掺杂工艺故该新系统还包括源瓶温度控制系统。

二、系统机械结构改造

1.部件拆除

拆除系统中不需要的部件：主要包括20SLM的氢气质量流量计和外点火系统。在拆除氢气质量流量计后要用堵头把氢气管道出气口堵了，防止有人误开氢气阀从而引起氢气泄漏事故。

2.气路改造

从20SLM的氮气管道进口，通过加装一个三通阀分一路氮气用作POCL3液态源的携带气体源。由于设备所用POCL3液态源瓶为石英件，其可长期忍耐的压力为15PSI左右，而设备总氮气压力一般调节在25PSI左右，故在POCL3液态源的携带氮气管路加装一调压阀，控制其输出压力5～7PSI。

在原氢气MFC处配置一个2SLM的氮气MFC，其进气端与经过调压的POCL3液态源携带N2相连，出气端经过一常闭气动阀V3与POCL3液态源瓶的进气端相连。考虑到POCL3的腐蚀性，防止由于意外情况POCL3倒灌而引起其携带N2的管路、阀门以及MFC的损坏，故在POCL3液态源的进气端加一聚四氟乙烯单向阀门CV3。该携带氮气MFC的控制线路用原氢气MFC的控制线路。

为了保证工艺的稳定性和重复性需要确保POCL3液态源的温度受控，不能受环境的温度变化而影响。选用UHL系列源瓶恒温冷阱UHL-2型，控温精度±0.5℃，对源瓶温度进行控制。

在液态源瓶出气口与石英管进气连接管道间接一常闭、常开组合聚四氟乙烯阀门V9,常闭阀门接于石英管进气管路，常开阀门接于源瓶VENT管道。由于POCL3液态源要吸潮，故在VENT管路接一路常通的吹扫N2，用针阀控制流量，并且在源瓶出气口和阀组间接一个聚四氟乙烯单向阀门CV4，防止气体倒压进源瓶。V9阀的控制气体与POCL3液态源携带气体的V3阀的控制气体并接。改造后的气路如图2所示。