半导体扩散机台的制作方法
【专利摘要】本发明揭露一种半导体扩散机台。此半导体扩散机台包含一炉管以及一气体导管。炉管包含依序相接的一颈部、一扩大部与一主体，其中扩大部的截面积小于主体但大于颈部。气体导管由颈部至少延伸至扩大部中。气体导管设有一开口，且气体导管的一延伸方向与开口的一中心线延伸方向之间所夹的一角度从30度至60度。
【专利说明】半导体扩散机台
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种半导体制程机台，且特别是有关于一种半导体扩散机台。
【背景技术】
[0002]半导体的扩散制程通常是将反应气体导入炉管中，并使反应气体在炉管中扩散而与基材表面产生所需的反应。请参照图1，其是绘示一种传统半导体扩散机台的装置示意图。一般而言，半导体扩散机台100包含炉管102、喷嘴112与炉门120。炉管102包含依序接合的颈部104、扩大部106与主体108。主体108的内部具有反应腔室110。主体108的截面积远大于颈部104的截面积，而扩大部106连接在颈部104与主体108之间，因此扩大部106的截面积的尺寸介于主体108与颈部104之间。
[0003]炉门120设于炉管102的一端开口 122上，且与颈部104相对。炉门120打开时，基材可自开口 122进出炉管102。喷嘴112自颈部104插入炉管102。喷嘴112的前段部分设有开口 114。如图1所示，此开口 114与颈部104的一部分内管壁正对，亦即开口 114的中心线垂直喷嘴112的外侧面与颈部104的内管壁。
[0004]但在这样的喷嘴112设计下，从开口 114喷出的反应气体116在炉管102的反应腔室Iio内的气场循环不佳。甚至，从喷嘴112的开口 114喷出的反应气体116，例如三氯氧磷(POCl3)，或反应所产生的副产品，例如五氧化二磷(P2O5)，可能回流至喷嘴112与喷嘴112所在的炉管102的颈部104之间。如此一来，反应气体116或制程反应物等所形成的制程生成物118可能会滞留并累积在炉管102的颈部104。
[0005]由于这样的制程生成物118通常具有很强的腐蚀性，因此会造成颈部104与喷嘴112的石英材质腐蚀。严重的话，甚至会导致炉管102的颈部104或喷嘴112断裂，而造成反应气体116外泄、生产中断。此外，这些反应气体116通常对人体有害，因此外泄的反应气体116更可能会危及线上工作人员的健康。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的一目的就是在提供一种半导体扩散机台，其气体导管的延伸方向与气体导管的开口中心线之间夹有一锐角，可使炉管内的气场循环更为顺畅稳定。借此可避免制程气体滞留在炉管颈部，而可大幅降低制程气体累积在颈部，进而可有效避免颈部与气体导管遭到制程反应物的腐蚀。
[0007]本发明的另一目的是在提供一种半导体扩散机台，其气体导管的开口位于炉管的主体内，因此可避免制程气体回流至炉管颈部，而可进一步避免颈部与气体导管遭到制程反应物的腐蚀，进而可防止颈部与气体导管损坏。
[0008]本发明的又一目的是在提供一种半导体扩散机台，可有效防止制程气体外泄、制程中断，并可避免制程气体危及线上工作人员的生命。
[0009]根据本发明的上述目的，提出一种半导体扩散机台。此半导体扩散机台包含一炉管以及一气体导管。炉管包含依序相接的一颈部、一扩大部与一主体，其中扩大部的截面积小于主体但大于颈部。气体导管由颈部至少延伸至扩大部中。其中，气体导管设有一开口，且气体导管的一延伸方向与开口的一中心线延伸方向之间所夹的一角度从30度至60度。
[0010]依据本发明的一实施例，上述的气体导管的开口位于扩大部内。
[0011]依据本发明的另一实施例,上述的气体导管的开口位于主体内。
[0012]依据本发明的又一实施例，上述的半导体扩散机台还包含一排气管由扩大部延伸至主体内。其中，气体导管位于排气管的上方。
[0013]依据本发明的再一实施例，上述开口的中心线延伸方向为远离排气管的方向。
[0014]依据本发明的再一实施例，上述开口的中心线延伸方向朝气体导管的正上方、或上方但非正上方的方向。
[0015]依据本发明的再一实施例，上述的角度为该延伸方向上方的一仰角。
[0016]依据本发明的再一实施例，上述的开口设于气体导管的一弧状前端上。
[0017]依据本发明的再一实施例，上述的角度约为45度。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下:
[0019]图1是绘示一种传统半导体扩散机台的装置示意图；
·[0020]图2是绘示依照本发明的一实施方式的一种半导体扩散机台的装置示意图；
[0021]图3是绘示依照本发明的一实施方式的一种气体导管的透视图。
[0022]【主要元件符号说明】
[0023]100:半导体扩散机台 102:炉管
[0024]104:颈部106:扩大部
[0025]108:主体110:反应腔室
[0026]112:喷嘴114:开口
[0027]116:反应气体118:制程生成物
[0028]120:炉门122:开口
[0029]200:半导体扩散机台 202:炉管
[0030]204:颈部206:扩大部
[0031]208:主体210:气体导管
[0032]212:开214:中心线延伸方向
[0033]216:排气管218:抽气口
[0034]220:反应气体222:延伸方向
[0035]224:腔室226:炉门
[0036]228:开230:弧状前端
[0037]α:角度
【具体实施方式】
[0038]发明人发现传统的喷嘴会造成反应气体在炉管内的气场循环不佳与反应气体回流的情况的原因在于，喷嘴的出气开口的位置与角度设计不良。因此，在此提出一种半导体扩散机台，以解决传统半导体扩散机台的缺失。
[0039]请参照图2，其是绘示依照本发明的一实施方式的一种半导体扩散机台的装置示意图。在本实施方式中，半导体扩散机台200主要包含炉管202与气体导管210。由于半导体的扩散制程通常在较高温度下进行，因此炉管202与气体导管210的材质可选用耐高温的石英。
[0040]在一实施例中，炉管202主要包含颈部204、扩大部206与主体208。主体208的内部具有腔室224。欲进行扩散处理的基材可装载于晶舟上，再载入炉管202的腔室224中，来进行扩散处理。在炉管202中，颈部204、扩大部206与主体208依序相接，亦即扩大部206接合在颈部204与主体208之间。主体208的截面积明显大于颈部204的截面积，而扩大部206的截面积则自与颈部204接合的那端朝主体208的方向渐渐扩大。因而，接合在主体208与颈部204之间的扩大部206的截面积小于主体208但大于颈部204。
[0041]此外，半导体扩散机台200可包含炉门226。此炉门226盖设于炉管202的一端开口 228。炉门226开启时，晶舟连同其上所装载的基材可由开口 228进出炉管202的腔室224。
[0042]气体导管210从炉管202的颈部204 —端的开口插入颈部204，并一直延伸至主体208中。请一并参照图3，其是绘示依照本发明的一实施方式的一种气体导管的透视图。气体导管210设有开口 212。气体导管210可用于引导反应气体220经由此开口 212来进入炉管202内。亦即，反应气体220进入气体导管210后，随着气体导管210的导引而从开口212喷出，进而导入主体208的腔室224内，来对腔室224内的基材进行扩散反应。在一实施例中，开口 212可设于气体导管210的弧状前端230上，以使开口 212可位于炉管202的主体208中。在另一实施方式中，气体导管210可仅延伸到扩大部206，且气体导管210的开口 212位于扩大部206内。
[0043]此外，开口 212的中心线延伸方向214与气体导管210的延伸方向222，即纵长方向之间夹有一锐角。在一实施例中，开口 212的中心线延伸方向214与气体导管210的延伸方向222之间所夹的角度α的范围可从30度至60度。在一示范例子中，开口 212的中心线延伸方向214与气体导管210的延伸方向222之间所夹的角度α可为45度。
[0044]通过开口 212的倾斜设计、以及使开口 212的位置延伸至炉管202的扩大部206，可使经开口 212喷出的反应气体220在炉管202内的气场循环更加顺畅稳定，且可避免反应气体220回流至颈部204。如此一来，可有效避免反应气体220与制程反应物滞留在炉管202的颈部204，而可防止颈部202与气体导管210遭到反应气体220与制程反应物的腐蚀，进一步可防止颈部202与气体导管210因腐蚀而损坏，进而可排除反应气体220因此而外泄的状况。
[0045]在一实施例中，半导体扩散机台200更可选择性地包含排气管216。此排气管216可从炉管202的扩大部206延伸至主体208内。在半导体扩散机台200正常操作时，通常是平行地表摆放，此时排气管216位于气体导管210的下方，即气体导管210较排气管216远离地表。此外，排气管216可位于气体导管210的正下方，亦可位于气体导管210的下方但非正下方。排气管216设有抽气口 218。装载基材的晶舟可位于排气管216的上方，可为正上方，但亦可为上方但非正上方。而排气管216可透过抽气口 218来将上方未参与反应的反应气体220与制程反应物或产物抽出炉管202，借此可避免反应气体220与制程反应物或产物流到炉管202的颈部204。
[0046]在此实施例中，气体导管210的开口 212可设于气体导管210的弧状前端230的上缘，即弧状前端230较远离地表的一边缘，以使反应气体220可经开口 212而朝远离地表的方向喷出，借此增加反应气体220与基材的碰触机率。此时，开口 212的中心线延伸方向214与气体导管210的延伸方向222之间所夹的角度α为延伸方向222上方的一仰角。其中，开口 212的中心线延伸方向214为远离排气管216的方向。此外，气体导管210的延伸方向222的上方可为延伸方向222的正上方，亦可为延伸方向222的上方但非正上方，以使流入气体导管210的反应气体220朝气体导管210的正上方、或上方但非正上方喷出。当仰角为气体导管210的延伸方向222的正上方的角度时，此仰角的范围同样可从30度至60度。在一示范例子中，此仰角可为45度。
[0047]由上述的实施方式可知，本发明的一优点就是因为半导体扩散机台的气体导管的延伸方向与气体导管上的开口之间夹有一锐角，可使炉管内的气场循环更为顺畅稳定。因此，可避免制程气体滞留在炉管颈部，而可大幅降低制程气体累积在颈部，进而可有效避免颈部与气体导管遭到制程反应物的腐蚀。
[0048]由上述的实施方式可知，本发明的另一优点就是因为半导体扩散机台的气体导管的开口是位于炉管的扩大部内，因此可避免制程气体回流至炉管颈部，而可进一步避免颈部与气体导管遭到制程反应物的腐蚀，进而可防止颈部与气体导管损坏。
[0049]由上述的实施方式可知，本发明的又一优点就是因为可有效防止半导体扩散机台的炉管的颈部与气体导管因腐蚀而损坏，因此可有效防止制程气体外泄、制程中断，并可避免制程气体危及线上工作人员的生命。
[0050]虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何在此【技术领域】中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
【权利要求】
1.一种半导体扩散机台，其特征在于，包含: 一炉管，包含依序相接的一颈部、一扩大部与一主体，其中该扩大部的截面积小于该主体但大于该颈部；以及 一气体导管，由该颈部至少延伸至该扩大部中，其中该气体导管设有一开口，且该气体导管的一延伸方向与该开口的一中心线延伸方向之间所夹的一角度从30度至60度。
2.根据权利要求1所述的半导体扩散机台，其特征在于，该气体导管的该开口位于该扩大部内。
3.根据权利要求1所述的半导体扩散机台，其特征在于，该气体导管的该开口位于该主体内。
4.根据权利要求1所述的半导体扩散机台，其特征在于，还包含一排气管，由该扩大部延伸至该主体内，其中该气体导管位于该排气管的上方。
5.根据权利要求4所述的半导体扩散机台，其特征在于，该中心线延伸方向为远离该排气管的方向。
6.根据权利要求1所述的半导体扩散机台，其特征在于，该中心线延伸方向朝该气体导管的正上方、或上方但非正上方的方向。
7.根据权利要求1所述的半导体扩散机台，其特征在于，该角度为该延伸方向上方的一仰角。
8.根据权利要求1所述的半导体扩散机台，其特征在于，该开口设于该气体导管的一弧状前端上。
9.根据权利要求1所述的半导体扩散机台，其特征在于，该角度为45度。
【文档编号】C30B31/06GK103715116SQ201210376588
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年10月8日 优先权日:2012年10月8日
【发明者】许晋嘉, 邱子维, 李建忠 申请人:茂迪股份有限公司