本發(fā)明屬于爐管制造技術領域，涉及一種石英爐管。

背景技術：

石英爐管是集成電路生產線前工序的重要工藝設備之一，它的主要用途是對半導體進行摻雜，即在高溫條件下將摻雜材料擴散入硅片，從而改變和控制半導體內雜質的類型、濃度和分布，以建立不同的電特性區(qū)域。

三氯氧磷預淀積是半導體晶圓片制造過程中的重要工序，其工藝過程在石英爐管中實現(xiàn)。目前生產線上普遍使用的石英爐管只有爐尾進氣口，生產作業(yè)時攜帶液態(tài)三氯氧磷源的氮氣直接從爐尾的進氣口進入爐管反應，但由于石英爐管恒溫區(qū)距離進氣口有一段距離，使得晶圓片片間的氣流分布不均勻，造成晶圓片片內參數(shù)不一致。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提供了一種石英爐管，以提高晶圓片片間氣流分布的均勻性，提升晶圓片片內參數(shù)的一致性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明實施例提供一種石英爐管，包括爐管本體，所述爐管本體的第一端面開設有爐口，所述爐管本體的第二端面設置為爐尾，所述爐管本體內設有爐腔；

所述爐腔內靠近所述爐尾的一端設置有氣室，所述爐尾上開設有至少一個 進氣口和至少一個出氣口，所述至少一個進氣口與所述氣室相連通，所述出氣口與所述爐腔相連通；

所述氣室的頂板上設置有向所述爐口方向延伸的至少一根支管，所述至少一根支管與所述氣室相通，所述至少一根支管的支管壁上開有多個支管透氣孔。

進一步地，所述多個支管透氣孔的相鄰孔孔距向所述爐口延伸方向依次減小。

進一步地，所述多個支管透氣孔的孔徑向所述爐口沿延伸方向依次增大。

進一步地，所述多個支管透氣孔包括多個第一支管透氣孔、多個第二支管透氣孔和多個第三支管透氣孔；所述多個第一支管透氣孔、多個第二支管透氣孔和多個第三支管透氣孔向所述爐口延伸方向依次分布；所述多個第一支管透氣孔等間距分布，所述多個第二支管透氣孔等間距分布，所述多個第二支管透氣孔等間距分布；相鄰第一支管透氣孔的第一間距、相鄰第二支管透氣孔的第二間距和相鄰第三支管透氣孔的第三間距依次減小。

進一步地，所述第一支管透氣孔的第一孔徑、第二支管透氣孔的第二孔徑和第三支管透氣孔的第三孔徑依次增大。

進一步地，所述氣室頂板非設置所述至少一個支管的區(qū)域開設有多個內板透氣孔。

進一步地，所述多個內板透氣孔分布在所述氣室頂板的上半部。

進一步地，所述至少一根支管固定于所述爐管本體的上管壁上，所述至少一根支管朝向所述爐腔內部的方向上設置有多個支管透氣孔。

進一步地，所述至少一個進氣口包括第一進氣口和第二進氣口，所述第一進氣口和第二進氣口位于所述爐尾中部或上部，所述出氣口位于所述爐尾的下部。

進一步地，所述支管為三根，所述三根支管均勻固定在所述爐管本體的上管壁上。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明技術方案的優(yōu)點是：

本發(fā)明提供的石英爐管，在爐腔內沿爐管長度方向設置至少一根支管，每根支管朝向爐內的支管壁上開有多個支管透氣孔，從爐尾進氣口進入的工藝氣體可透過至少一根支管的多個支管透氣孔，均勻流向晶圓片，解決了工藝氣體從爐尾直接向爐口流動導致氣流分布不均勻的問題，使得工藝氣體可從晶圓片的四周均勻流入，進而與晶圓片均勻接觸，確保了晶圓片片內參數(shù)的一致性。

附圖說明

下面將通過參照附圖詳細描述本發(fā)明或現(xiàn)有技術的示例性實施例，使本領域的普通技術人員更清楚本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點，附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例提供的石英爐管的主視剖視圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的支管結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的氣室頂板的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的石英爐管的側視圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，以下將參照本發(fā)明實施例中的附圖，通過實施方式清楚、完整地描述本發(fā)明的技術方案，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的描述中，需要理解的是，屬于“上”、“下”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

圖1給出了本發(fā)明實施例提供的石英爐管的主視剖視圖。如圖1所示，該石英爐管包括爐管本體1，爐管本體1的第一端面開設有爐口(圖示的左端)，爐管本體1的第二端面設置為爐尾2，爐管本體1內設有爐腔3；

其中，爐腔3內靠近爐尾2的一端設置有氣室4，爐尾2上開設有至少一個進氣口5和至少一個出氣口6，至少一個進氣口5與氣室4相連通，出氣口6與爐腔3相連通；

氣室4的頂板7上設置有向爐口方向延伸的至少一根支管8，至少一根支管8與氣室4相通，至少一根支管8的支管壁上開有多個支管透氣孔10(如圖2所示)。

本實施例中，石英爐管的外部整體結構呈圓筒狀，爐尾2的部分圓形區(qū)域可以作為氣室4的底板，以減少石英材料，簡化制作工藝，且至少一個進氣口5位于該底板上；氣室4的頂板7與該底板相對設置，且呈圓形(如圖3所示)。

示例性的，參見圖1，爐管本體1的長度a可為2280mm，爐管本體1的內徑b可為225mm，爐管本體1的管壁厚度c可為5mm，至少一根支管8的長度d可為1220mm，氣室4的長度e可為220mm，至少一個進氣口5和至少一個出氣口6向外凸出的長度f可為100mm，相鄰進氣口5的間距可為15mm。

需要說明的是，爐管本體1的整體參數(shù)可根據(jù)擴散爐的型號進行設計，至少一根支管8的長度d可視推拉舟置于爐管中的位置及晶圓片位于推拉舟的位置而定。

進一步的，參見圖2，上述方案中，多個支管透氣孔的相鄰孔孔距向爐口延伸方向依次減小。

進一步的，多個支管透氣孔10的孔徑向所述爐口沿延伸方向依次增大。

優(yōu)選的，多個支管透氣孔10包括多個第一支管透氣孔11、多個第二支管透氣孔12和多個第三支管透氣孔13；多個第一支管透氣孔11、多個第二支管透氣孔12和多個第三支管透氣孔13向爐口延伸方向依次分布；多個第一支管透氣孔11等間距分布，多個第二支管透氣孔12等間距分布，多個第二支管透氣孔13等間距分布；相鄰第一支管透氣孔的第一間距、相鄰第二支管透氣孔的第二間距和相鄰第三支管透氣孔的第三間距可依次減小。

另外，第一支管透氣孔11的第一孔徑、第二支管透氣孔12的第二孔徑和第三支管透氣孔13的第三孔徑可依次增大。

示例性的，多個第一支管透氣孔11離氣室頂板7最近的距離h可為10mm，多個第三支管透氣孔13離支管8延伸端的最近距離i可為6mm，多個第一支管透氣孔11可設為10個，第一孔徑可為4mm，相鄰孔的孔距j可為40mm，多個第二支管透氣孔12可設為16個，第二孔徑可為6mm，相鄰孔的孔距k可為20mm，多個第三支管透氣孔13可設為21個，第三孔徑可為8mm，相鄰孔的孔距l(xiāng)可為12mm。

由此，設置不同數(shù)量的支管透氣孔，不同的孔距和/或孔徑，可以使支管8各處流出的工藝氣體的流量基本相同，進而使氣流分布均勻。

進一步的，參見圖3，上述方案中，氣室頂板7非設置至少一個支管8的區(qū)域開設有多個內板透氣孔14，以使工藝氣體可從氣室頂板7均勻流出，提高工藝效率。

優(yōu)選的，多個內板透氣孔14分布在氣室頂板7的上半部，以防止氣室頂板 7的下部開孔后，大量沉積于氣室的氣體較多地從氣室頂板7的下部流出，導致氣流分布不均勻。

示例性的，氣室頂板7的直徑可為130mm，多個內板透氣孔14的個數(shù)可為10個，且均勻分布，每個內板透氣孔14的孔徑可為4mm，相鄰內板透氣孔14的孔距m可為10mm。

優(yōu)選的，上述方案中，至少一根支管8固定于爐管本體1的上管壁上，以防止至少一根支管8高溫下彎曲下垂；至少一根支管8朝向爐腔3內部的方向上設置有多個支管透氣孔10，以使從多個支管透氣孔10流出的工藝氣體可直接快速地到達晶圓片處。至少一根支管8的延伸端封閉，以免大量氣體從延伸端流出，降低氣流分布的均勻性。

進一步的，參見圖4，至少一個進氣口包括第一進氣口15和第二進氣口16，第一進氣口15和第二進氣口16位于爐尾中部或上部，出氣口6位于爐尾的下部。

優(yōu)選的，上述支管8為三根，三根支管8均勻固定在爐管本體的上管壁上。

示例性的，第二進氣口16可設置在爐尾的中心，第一進氣口15設置在第二進氣口16的正上方，其中一個支管8在爐尾上的投影可位于第一進氣口15的正上方，且與第一進氣口15之間的孔距n可為25mm，其他兩個支管8在爐尾上的投影可對稱分布于第一進氣口15的兩邊，每個支管8的內徑可為13mm，支管壁的厚度可為4mm。

另外，爐尾上還設置有溫控口17，通過該溫控口17可對石英爐管內的溫度進行控制，溫控口17可與出氣口6處于同一水平面上。

本實施例的石英爐管適用于三氯氧磷預淀積摻雜工藝。具體的，石英爐管水平放置于擴散爐中，擴散爐的爐門正好封住石英爐管的爐口，通過溫控口對 石英爐管爐腔內的溫度進行控制，保證爐腔內的溫度范圍在950℃～1100℃，利用高純氮氣攜帶三氯氧磷液態(tài)源從第一進氣口進入氣室，同時，從第二進氣口壓入一定量的氧氣，三氯氧磷高溫分解后的產物與氧氣反應生成五氧化二磷氣體(五氧化二磷在360℃時升華)，五氧化二磷氣體在氣流的推動下可以從多個內板透氣孔和多個支管透氣孔流出，從而使五氧化二磷氣體不僅從中間區(qū)域均勻進入，而且同時從晶圓片的四周均勻進入，提高了爐腔內氣流分布的均勻性，最后，未與晶圓片反應的五氧化二磷氣體和其他氣體從出氣口流出。

本發(fā)明實施例提供的石英爐管，在爐腔內沿爐管長度方向設置至少一根支管，每根支管朝向爐內的支管壁上開有多個支管透氣孔，從爐尾進氣口進入的工藝氣體可透過至少一根支管的多個支管透氣孔，均勻流向晶圓片，解決了工藝氣體從爐尾直接向爐口流動導致氣流分布不均勻的問題，使得工藝氣體可從晶圓片的四周均勻流入，進而與晶圓片均勻接觸，確保了晶圓片片內參數(shù)的一致性。

上述僅對本發(fā)明中的具體實施例加以說明，但并不能作為本發(fā)明的保護范圍，凡是依據(jù)本發(fā)明中的設計精神所作出的等效變化或修飾或等比例放大或縮小等，均應認為落入本發(fā)明的保護范圍。