用于硅片氧化的干湿气体转换装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体硅片生产装置，具体地，涉及一种用于硅片氧化的干湿气体转换装置。


背景技术：

2.硅片热氧化是在硅片表面生长一层优质的氧化层对整个半导体集成电路制造过程具有极为重要的意义。它不仅作为离子注入或热扩散的掩蔽层，而且也是保证器件表面不受周围气氛影响的钝化层，它不光是器件与器件之间电学隔离的绝缘层，也是mos工艺以及多层金属化系统中保证电隔离的主要组成部分。因此了解硅氧化层的生长机理，控制并重复生长优质的硅化层方法对保证高质量的集成电路可靠性是至关重要的。
3.在硅片表面形成sio2的技术有很多种，如热氧化生长、热分解淀积(即cd法)、外延生长、真空蒸发、反应溅射及阳极氧化法等。其中热生长氧化在集成电路工艺中用得最多，其操作简便，且氧化层致密，足以用作为扩散掩蔽层，通过光刻易形成定域扩散图形等其它应用。硅热氧化工艺按所用的氧化气氛可分为：干氧氧化和湿氧氧化。干氧氧化是以干燥纯净的氧气作为氧化气氛，在高温下氧直接与硅反应生成二氧化硅，而传统湿氧氧化工艺采用在鼓泡瓶内加热高纯水作为水蒸汽源，用干燥氧气通过加热的水(常用水温为95℃)所形成的氧和水汽混合物形成氧化气氛。目前硅片氧化时，在通湿氧时，人员需手动插拔气管，因等待时间过长，容易忘记，不仅浪费人工，还存在造成安全隐患。


技术实现要素：

4.针对上述人工拔插气管浪费人工、存在安全隐患等问题，本实用新型提供了一种用于硅片氧化的干湿气体转换装置，该装置通过电磁阀自动控制干湿气体的转换，自动化代替人工，节省人工成本，减少人员手动插拔气管，可降低人员犯错几率，提升生产安全性。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于硅片氧化的干湿气体转换装置，该装置包括并联的干燥气体管道和湿润气体管道，并联管道的一端连接进气管道、另一端连接出气管道，所述干燥气体管道上设有第一电磁阀，所述湿润气体管道包括第一管道和第二管道，所述第一管道上设有第二电磁阀，所述第二管道上设有单向阀，所述第一管道和所述第二管道通过水箱连接，所述水箱中所述第一管道的端头低于所述第二管道的端头，且至少所述第二管道的端头位于液面以上，以使得气体能够经过所述第一管道进入所述水箱中，形成湿润气体后从所述第二管道中排出。
6.优选地，所述水箱中所述第一管道的端头位于液面以下。
7.优选地，所述水箱中所述第一管道的端头位于液面以上。
8.进一步优选地，所述水箱中所述第一管道的端头的下方设有倾斜的挡板，所述挡板背向所述水箱中所述第二管道的端头设置。
9.具体地，所述进气管道包括氮气进气管道和氧气进气管道。
10.具体地，所述进气管道与所述干燥气体管道以及湿润气体管道通过第一三通连
接，所述出气管道与所述干燥气体管道以及湿润气体管道通过第二三通连接。
11.通过上述技术方案，本实用新型实现了以下有益效果：
12.1、本实用新型通过电磁阀和单向阀的作用，实现干湿气体的转换，减少人员手动插拔气管，节省人工成本，提升硅片氧化安全性。
13.2、本实用新型可以根据氧气湿度的要求，调节水箱中液面高度，使得氧气管道在水箱中处于不同位置，提升本实用新型的适用性。
附图说明
14.图1是本实用新型所述干湿气体转换装置第一种实施方式的一种工作状态示意图；
15.图2是图1的另一种工作状态示意图；
16.图3是本实用新型所述干湿气体转换装置第二种实施方式的一种工作状态示意图；
17.图4是图3的另一种工作状态示意图。
18.附图标记说明
19.1干燥气体管道、11第一电磁阀
20.2湿润气体管道、21第一管道、211第二电磁阀、22第二管道、221单向阀、23水箱、231挡板
21.3进气管道、31氮气进气管道、32氧气进气管道
22.4出气管道
23.51第一三通、52第二三通
具体实施方式
24.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
25.首先需要说明的是，在下文的描述中为清楚地说明本实用新型的技术方案而涉及的一些方位词，例如“外”、“内”等均是按照用于硅片氧化的干湿气体转换装置中零部件正常所指的方位类推所具有的含义，例如，气体所经过的部位为内部，与之相对的部位则为外部。仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.如图1-图4所示，本实用新型所述的用于硅片氧化的干湿气体转换装置包括并联
的干燥气体管道1和湿润气体管道2，并联管道的一端连接进气管道3、另一端连接出气管道4，所述干燥气体管道1上设有第一电磁阀11，所述湿润气体管道2包括第一管道21和第二管道22，所述第一管道21上设有第二电磁阀211，所述第二管道22上设有单向阀221，所述第一管道21和所述第二管道22通过水箱23连接，所述水箱23中所述第一管道21的端头低于所述第二管道22的端头，且至少所述第二管道22的端头位于液面以上，以使得气体能够经过所述第一管道21进入所述水箱23中，形成湿润气体后从所述第二管道22中排出。
29.在硅片氧化过程中，需要通过但其将氧化炉中空气排出，因此，作为本实用新型的一个优选实施方式，所述进气管道3包括氮气进气管道31和氧气进气管道32。
30.本实用新型在实际应用中，氮气进气管道31接氮气，氧气进气管道32接氧气，出气管道接氧化炉。
31.硅片氧化具体包括以下步骤：打开氧化净化台，将适量的挡片放在石英槽舟舟头的卡槽内，然后将整片的硅片顺着挡片依次摆放至石英槽舟的卡槽内(硅片n面朝向舟头)，再摆放半片的硅片，整个批次的硅片摆完后，最后在舟尾放置适量的挡片。首先用纯水将水箱23洗干净，然后在水箱23内加入纯水，水位加到水箱23标记线处。提前开启氧化炉氮气至规定流量。打开炉门，将装着待氧化硅片的石英槽舟放进氧化炉石英炉管内距炉口5～15cm处预热13～17min，关闭炉门。预热时间到达后打开炉门，将装载着硅片的石英槽舟推至恒温区中，关闭炉门，运行程序。
32.硅片氧化程序分三个阶段：
33.第一阶段：通氮气时，第一电磁阀11打开，第二电磁阀211关闭，氮气经过第二电磁阀211，单向阀221此时处于关闭状态，氮气只能经过干燥气体管道1进入氧化炉炉体，以排出氧化炉中的空气。
34.第二阶段：通氧气时，第二电磁阀211打开，第一电磁阀11关闭，氧气经过第一管道21上的第二电磁阀211，经过水箱23带出水分子，氧气此时变成湿氧，通过过单向阀221，单向阀221此时导通，氧气进入氧化炉炉体以对硅片进行氧化。
35.第三阶段：水箱23中加水，通氮气时，第一电磁阀11打开，第二电磁阀211关闭，氮气经过第一电磁阀11，单向阀221此时处于关闭状态，氮气只能经过干燥气体管道1进入氧化炉炉体，以排出氧化炉中的剩余氧气。
36.程序运行结束后，先打开炉门，将石英槽舟缓慢拉至石英炉管内距炉口5～15cm处冷却，关闭炉门。冷却13～17min后，打开炉门，将石英槽舟拉至装有石英板的托盘上，将托盘移至规定区域处摆放，关闭炉门。
37.本实用新型通过电磁阀和单向阀的作用，实现干湿气体的转换，减少人员手动插拔气管，节省人工成本，降低人员犯错几率。
38.根据湿度的要求，所述水箱23中所述第一管道21的端头可以位于液面以下(如图1和图3所示)，也可以位于液面以上(如图2和图4所示)。该两种方式可以通过调节水箱23中的液面高度来实现。
39.如图1和图3所示，位于液面以下的情况中，带出的水较多，更利于氧化。
40.如图2和图4所示，位于液面以上的情况中，第一管道21的端头接近液面，比如间隔3～6mm，从第一管道21进入水箱23中的氧气喷洒在水面上，与水接触，进而带走水分。该种情况下，为了尽量多地与水面接触，所述水箱23中所述第一管道21的端头的下方设有倾斜
的挡板231，所述挡板231背向所述水箱23中所述第二管道22的端头设置。挡板231的宽度小于水箱23的宽度。从第一管道21进入水箱23中的氧气被挡板231阻挡，留在第一管道21一侧时间较长时间后才逸散至第二管道22。通过挡板231来延长氧气在水箱23中的逸散路径，来带走较多水分。
41.作为本实用新型的一个优选实施方式，所述进气管道3与所述干燥气体管道1以及湿润气体管道2通过第一三通51连接，所述出气管道4与所述干燥气体管道1以及湿润气体管道2通过第二三通52连接，方便安装。
42.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
43.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
44.此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。