多孔石英导管及石英导管组
技术领域
本实用新型属于石英导管技术领域，特别是涉及一种多孔石英导管及石英导管组。
背景技术
目前半导体行业内多晶硅原位掺杂技术使用的工艺气体为SiH4和1％PH3/He，所使用机型多为垂直炉管，用晶舟自转、5段温区及单孔石英导管配合调整硅片间膜厚均匀性与掺杂浓度一致性，单孔石英导管设置有三个，最下端单孔石英导管为主要1％PH3/He通入导管，其余中上两端的石英导管用于1％PH3/He气体补充，保证反应腔室进气端与抽气端气体浓度分布平衡。
但是上述单孔石英导管结构存在一定缺陷，即，1％PH3/He气体浓度从单孔石英导管管口处喷出处向上依次降低，无法使得气体快速均匀分布，此外，三个单孔石英导管的管口附近出现浓度剧烈变化情况，具体为单孔石英导管的管孔上方浓度高，该管孔上方位置的沉积被严重抑制，杂质掺入量被提高，而单孔石英导管的管孔下方浓度低，该管孔下方位置的沉积被增强，杂质掺入量被降低，使得该孔石英导管硬件结构限制硅片间厚度一致性及掺杂量一致性，无法得到进步提升。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有的单孔石英导管限制硅片间厚度一致性及掺杂量一致性的技术问题，提供一种多孔石英导管及石英导管组。
为解决上述技术问题，一方面，本实用新型实施例提供了一种多孔石英导管，包括导气管段以及连接在所述导气管段一端且与所述导气管段连通的连接管段，所述导气管段的侧壁上设置有多个通孔，多个所述通孔的内部开口与所述导气管段的内孔相通，多个所述通孔的外部开口的朝向一致；
所述连接管段用于与另外的所述多孔石英导管的导气管段连接。
根据本实用新型实施例的多孔石英导管，可调整通入反应腔室的气体到达底硅片表面的角度，从而降低反应腔室内扰流的产生。此外，多孔结构使得在单位时间内进入的气体不会集中在单一区域，并且一定程度降低进入气体的流速，从而降低反应腔室内扰流的产生。
可选地，多个所述通孔的形状相同，多个所述通孔的几何中心位于与所述导气管段的轴线平行的一直线上。
可选地，相邻的两个所述通孔之间的距离相等。
可选地，所述通孔设置有8～11个，相邻的两个所述通孔之间的距离为40-51mm。
可选地，所述通孔设置有9～11个，相邻的两个所述通孔之间的距离为40-51mm。
可选地，所述通孔设置有13～20个，相邻的两个所述通孔之间的距离为15-20mm。
可选地，所述导气管段上的开孔区间的长度D1＝(N-1)×d1，
其中，N为所述通孔的个数，d1为相邻的两个所述通孔之间的距离。
可选地，所述导气管段与连接管段垂直，所述通孔的轴线与所述连接管段的轴线之间的夹角为45°。
可选地，所述通孔的直径为0.45～0.55mm；
所述导气管段的内径为3.8～4.2mm，所述导气管段的外径为7.8～8.2mm；
所述连接管段的外径为9.32～9.72mm。
另一方面，本实用新型实施例提供了一种石英导管组，其包括至少两个上述的多孔石英导管，相邻的两个所述多孔石英导管中，其中一个所述多孔石英导管的导气管段插接在另外一个所述多孔石英导管的连接管段的内孔内，且两个所述多孔石英导管的内孔相通。
附图说明
图1是本实用新型一实施例提供的多孔石英导管的示意图；
图2是图1中A-A处的剖面图；
图3是图2中A处的放大图；
图4是现有的单孔石英导管结构的掺入杂质含量实验数据图；
图5是本实用新型一实施例提供的多孔石英导管的掺入杂质含量实验数据示意图；
图6是现有的单孔石英导管结构的厚度实验数据图；
图7是本实用新型一实施例提供的多孔石英导管的厚度实验数据示意图。
说明书中的附图标记如下：
1、导气管段；11、通孔；12、导气管段的内孔；2、连接管段。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1至图3所示，本实用新型实施例提供的多孔石英导管，包括导气管段1以及连接在所述导气管段1一端且与所述导气管段1连通的连接管段2，所述导气管段1的侧壁上设置有多个通孔11，多个所述通孔11的内部开口与所述导气管段1的内孔12相通，多个所述通孔11的外部开口的朝向一致。所述连接管段2用于与另外的所述多孔石英导管的导气管段1连接。
本实用新型实施例提供的多孔石英导管，可调整通入反应腔室的气体到达底硅片表面的角度，从而降低反应腔室内扰流的产生。此外，多孔结构使得在单位时间内进入的气体不会集中在单一区域，并且一定程度降低进入气体的流速，从而降低反应腔室内扰流的产生。
在一实施例中，多个所述通孔11的形状相同，多个所述通孔11的几何中心位于与所述导气管段1的轴线平行的一直线上，以保证硅片内的整体的均匀性。
在一实施例中，如图1所示，相邻的两个所述通孔11之间的距离相等，以保证硅片内的整体的均匀性。
在一实施例中，如图1所示，所述通孔11设置有8～11个，相邻的两个所述通孔11之间的距离d1为40-51mm。
上述的通孔11个数及相邻的两个所述通孔11之间的距离d1适用于沉积条件为：腔室沉积压力是400mtorr；反应气体种类及流量是1％PH3/He为50SCCM，SiH4为500SCCM；反应温度是570℃的条件。
通过实验反复验证，得出多孔石英导管的上述通孔11的个数及相邻的两个所述通孔11之间的距离d1，使得气体可以平缓均匀的进入反应腔室，使得反应气体最短时间最大程度上均匀分布。
在实际应用过程中，也可根据具体机台、反应条件来调整多孔石英导管的所述通孔的个数以及相邻的两个所述通孔之间的距离。如，所述通孔设置有9～11个，相邻的两个所述通孔之间的距离为40-51mm。或者，所述通孔设置有13～20个，相邻的两个所述通孔之间的距离为15-20mm。
在实际应用过程中，可以根据具体机台、反应条件来调整多孔石英导管的开孔大小、密度、角度、开孔区间范围。
在一实施例中，如图1所示，所述导气管段1上的开孔区间的长度D1＝(N-1)×d1，其中，N为所述通孔11的个数，d1为相邻的两个所述通孔11之间的距离。
所述导气管段1的长度D2的长度应大于所述导气管段1上的开孔区间的长度D1，以保证所述多孔石英导管的正常使用。
优选地，所述开孔区间要布满整个恒温区。
在实际应用过程中，也可以根据具体机台及反应条件来调整多孔石英导管的开孔区间。
在一实施例中，所述导气管段1远离所述连接管段2的一侧端面与距离所述连接管段2最远的通孔11之间的距离为10mm。该长度用于保证当所述导气管段1插接在另外的所述多孔石英导管的连接管段2内时，可更加稳定。
在一实施例中，如图1所示，所述导气管段1与连接管段2垂直，所述通孔11的轴线与所述连接管段2的轴线之间的夹角α为45°。
所述夹角α可直接影响硅片内的整体的均匀性，所述夹角α与硅片内均匀性呈现单一线性关系。
在实际应用过程中，可以根据具体机台及反应条件来调整多孔石英导管的所述通孔的轴线与所述连接管段的轴线之间的夹角。
在一实施例中，如图2及图3所示，所述通孔11的直径d5为0.45～0.55mm。所述导气管段1的内径d4为3.8～4.2mm，所述导气管段1的外径d3为7.8～8.2mm。所述连接管段2的外径d6为9.32～9.72mm。
所述通孔11的直径d5大小尽量不要调整，因为所述通孔11的直径d5过小可能在使用过程中造成堵塞，而所述通孔11的直径d5过大则会在使用过程中随着膜层厚度不断累计使得多孔石英导管承受不足过大的应力而断裂，若是一定要增大所述通孔11的直径d5则可以配合增加多孔石英进气导管的内壁厚度((d3-d4)/2)来提高应力耐受能力。
在实际应用过程中，可以根据具体机台、反应条件来调整多孔石英导管的通孔的直径。
为验证本实用新型实施例提供的多孔石英导管结构的效果，以沉积7000A的掺杂多晶硅为例，反应腔室内SIH4/PH3浓度比为50/4/1/1，沉积温度为560℃-570℃，沉积压力为350mtorr，PH3通过三个石英导管(三个现有的单孔石英导管或三个本实用新型实施例提供的多孔石英导管)进入反应腔室。
图4所示为现有的单孔石英导管结构的掺入杂质含量实验数据，图5所示为本实用新型实施例提供的多孔石英导管结构的掺入杂质含量实验数据；图6所示为现有单孔石英导管结构的厚度实验数据，图7所示为本实用新型实施例提供的多孔石英导管结构的厚度实验数据。
如实验数据显示，采用本实用新型实施例提供的多孔石英导管后，监控片厚度一致性从1.9左右提升至0.25％左右，而掺杂杂质含量一致性从2.2％左右提升在0.25％左右，提升效果是显著的。
本实用新型实施例提供的石英导管组，包括至少两个上述的多孔石英导管，设相邻的两个所述多孔石英导管分别为多孔石英导管a及多孔石英导管b，则相邻的两个所述多孔石英导管中，其中一个所述多孔石英导管a的导气管段a1插接在另外一个所述多孔石英导管b的连接管段b2的内孔内，且两个所述多孔石英导管的内孔(多孔石英导管a的内孔a1与多孔石英导管b的内孔b1)相通，以使气体可由多孔石英导管a流至多孔石英导管b。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
