一种带有氮气保护的三氯氢硅或四氯化硅工艺系统的控制管路技术方案

一种带有氮气保护的三氯氢硅或四氯化硅供应系统的控制管路，它包括：系统设计了两个输出端口，五个输入端口。其中一个输出端口和外延炉的工艺气体模块连接，向外延炉提供工艺气体，另外一个为输出端口和尾气处理系统连接。系统的五个输入端口中由两个分别连接氯氢硅或四氯化硅液罐上的气相输入接口和液相输出接口，另外三个和鼓泡器连接。本发明专利技术优点是：可以满足将ＴＣＳ液罐内的ＴＣＳ送入鼓泡器、以ＴＣＳ液灌作为ＴＣＳ鼓泡器检验ＴＣＳ质量、管路吹扫、管路抽真空，液罐接口被断开后有氮气保护等功能。系统安全可靠，不仅可以用来为外延工艺供气，也可用于其它的薄膜工艺中Ｈ２携带ＴＣＳ或ＳｉＣｌ４的供应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种外延工艺中三氯硅烷(TCS)供应系统的控制管路。本系统是一种 气体分配装置同时连接TCS液罐和鼓泡器，可以通过鼓泡器为供给外延炉，也可以直接使 用TCS液罐作为鼓泡器向外延炉供气，同时利用本系统通过阀门组合的闭合可以达到管路 清洁、吹扫、气体置换等多种功能。在连接位置断开时，本系统可以用氮气吹扫管路，避免空 气中的水汽的有害物质进入管路，污染和降低寿命降低。本系统不仅可以满足外延工艺TCS 供应系统，而且可以满足其它的工艺需要气化的化学液体。
技术介绍
三氯硅烷简称TCS，是一种硅外延中常用的液体，三氯硅烷在常温常压下为具有剌激性恶臭易流动易挥发的无色透明液体。在空气中极易燃烧，在-i『c以下也有着火的危险，遇明火则强烈燃烧，燃烧时发出红色火焰和白色烟，生成Si02、 HC1和Cl2。三氯硅烷的 蒸气能与空气形成浓度范围很宽的爆炸性混合气，受热时引起猛烈的爆炸。遇潮气时发烟， 与水激烈反应。三氯硅烷的蒸气和液体都能对眼睛和皮肤引起灼伤，吸入后剌激呼吸道粘 膜引起各种症状。所以在使用TCS时，必须注意TCS的安全控制。 由于TCS毒性很强、且不能暴露在空气中，正常的TCS检测是将TCS液体封入石英 管内然后在氮气保护下测量其红外光谱。对于外延用TCS，考虑到员工的人身安全，很难做 到对TCS的来料检测。 在外延工艺中利用H2作为载体将TCS气化，然后输入到沉积腔内作为硅源。外延 工艺中，为保证外延层的一致性，必须保证整个沉积过程TCS均匀供应。现行的外延工艺是 将氢气通入TCS液体中，然后利用氢气在液体中形成的气泡将TCS气化，利用氢气作为载体 将TCS带入外延炉内。为了保证TCS供应的稳定性，TCS鼓泡器的设计必须保证TCS液体 温度、内部压力和气泡上升的高度的稳定。以获得稳定的TCS气体流量。 纯度达不到要求的TCS被用来作外延沉积时，获得的外延层的电阻率就会有漂 移。利用这个特点，如果将新来的TCS作本征外延，然后测量外延层的电阻率就可以判断 TCS的纯度。 利用本专利技术可以满足以下功能 1、鼓泡器向外延炉供气体TCS :通过管路阀门的闭合使得TCS通入鼓泡器。TCS在 鼓泡器内被气化并通入外延炉内，这样可以以获得稳定的TCS流量。 2、TCS质量评估为避免劣质TCS污染鼓泡器，通过阀门切换将TCS液灌直接作为 TCS鼓泡器向外延炉提供TCS气体，生长本征外延层，通过本征外延层来评估TCS质量。在 确认TCS质量后，在由鼓泡器供气。 3、管路吹扫和气体置换避免液罐更换时管路内残余TCS直接进入空气。以及更 液罐更换后管路内残余空气的置换。 4、氮气保护鉴于更换液罐时，部分接口敞开，环境中的水汽和杂质气体会进入管路。系统吹扫氮气，通过氮气不断的排向环境而避免环境物质进入管路。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种分配和评估三氯氢硅或四氯化硅供应系统的控制管路， 该系统可以满足以下功能通过鼓泡器向外延炉供气体TCS，对TCS作质量评估，更换TCS 液灌时候的管路吹扫和气体置换，系统氮气保护(通过氮气不断的排向环境而避免环境物 质进入管路，使得三氯氢硅和四氯化硅的使用变得安全可靠，同时避免的液灌更换的过程 中管路中杂质的沾污)。 为达到上述目的，系统设计了两个输出端口，五个输入端口，同时有六个接口连接 厂务的氢气、氮气等工艺气体。 系统包括两个输出端口 其中一个输出端口和外延炉的工艺气体模块连接，向外 延炉提供工艺气体，另外一个为输出部分和尾气处理系统连接，这部分管路上带有文氏管 的管路(文氏管的目的是用来抽真空)。 系统包括五个输入端口 其中两个接口分别连接三氯氢硅或四氯化硅液罐上的气 相输入接口和液相输出接口 (液灌本身有两条钢管，其中液相输出接口连接通入液灌底部 液相输出管路，气相输入接口连接通在气罐的顶部气相输入管路)；另外三个接口和鼓泡 器连接(鼓泡器内有三个管子，一条管路用于外界输入化学液，一条管路插入化学液底部 用于鼓泡， 一条管路在化学液的顶部输出气态的工艺气体)。 系统和厂务供气还有六个接口连接，主要满足工艺用氢气的接入、管路保护用氮 气的接入，和文氏管用普通氮气的接入。 —种带有氮气保护的三氯氢硅或四氯化硅供应系统的控制管路，它包括一条进入鼓泡器液相内的氢气输入管路②；一条气态三氯氢硅或四氯化硅输出管路，该管路的另一端与外延炉的工艺气体管路相接③；一条一端插入三氯氢硅或四氯化硅液罐底部将三氯氢硅或四氯化硅液体进入鼓泡器的管路⑦；一条将氢气送入三氯氢硅或四氯化硅液罐的氢气管路⑩，其进入液罐设有阀门Vll， 其特征在于控制管路还包括 (1)、一条氢气输入管路⑧，它的一端接氢气进口 ，其另一端接管路⑥，管路⑥通过 三通接插入三氯氢硅或四氯化硅液罐底部的管路⑦，所述的管路⑧在与氢气相接的那一端 通过三通接氮气进口管⑨； (2)上述的阀门Vll通过四通接一管路⑤，该管路的另一端与上述的管路③相接， 将气态三氯氢硅或四氯化硅送至工艺使用，所述的管路的中部通过三通接一尾气处理管 路，该管路④上装有用来抽真空的文丘里管。 本专利技术为一些管路连接，管路上通过阀门的开闭来控制管路之间的相互联通和闭 合来达到鼓泡器向外延炉供气体TCS、 TCS质量评估、管路吹扫和气体置换、管路氮气保护 等功能。具体的管路分布见图l，各项功能的实施见实施例。 本专利技术的优点可以满足将TCS液罐内的TCS送入鼓泡器，以TCS液灌作为TCS鼓 泡器检验TCS质量、本系统管路具有吹扫、抽真空等功能，在更换液灌时断开管路的氮气保 护等功能。本系统的使用可以保证TCS使用的安全性和洁净度。本系统利用氢气气化液体 四氯化硅，不需要更改任何管路，氢气气化气体的出口连接的是沉积腔的进气管道。本专利技术不仅在外延工艺中用作TCS供气，也可以作为外延工艺中四氯化硅供气，以及光纤制造中 四氯化硅供气。而且可以满足其它的薄膜工艺中^携带TCS的供应。四氯化硅(SiC14)是 硅外延、以及光纤化学气相沉积CVD工艺中的重要材料。附图说明 图1 :供气系统的主要控制管路示意图 图2 :TCS液灌充当临时鼓泡器时使用的管路示意图 图3 :TCS液灌向专用鼓泡器供TCS液时使用的管路示意图 图4 :清洁管路和抽真空时使用的管路示意图 图5 :更换TCS液灌时候使用管路示意图 图6 :本专利技术的一种控制管路图 图1、图2、图3、图4、图5、图6中，虚线圈起来的部分是本专利技术主要的管路。鼓泡 器和TCS液罐是外延工艺中必备的设备，阀门V3、V4、V8为鼓泡器自带阀门，V10、V11为TCS 液罐自带阀门。 图1中，工艺气体为H2，其中管路②、③、⑧、⑨为直线管路。管路①、④、⑤、⑥、⑦、 ⑩为折线。管路②一端连接工艺气体(氢气)，另一端和鼓泡器的V3连接中间通过三通和 管路①连接，管路①的另一端直接和管路⑧连接。管路③一端直接和外延炉的工艺气体模 块连接，另一端直接和鼓泡器的V4连接，管路②和③可以通过V5导通，且管路⑤通过三通 在管路③中间和管路③连接。管路⑤为折线管路，其另一端和TCS气罐的的气相阀V11连 接。管路⑧和管路⑨的一端分别连接工艺气体和氮气，另一端通过三通和管路⑥的一端连 接。管路⑥的另一端和鼓泡器的V8连接，管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有氮气保护的三氯氢硅或四氯化硅供应系统的控制管路，它包括：一条进入鼓泡器液相内的氢气输入管路②；一条气态三氯氢硅或四氯化硅输出管路③，该管路的另一端与外延炉的工艺气体管路相接③；一条一端插入三氯氢硅或四氯化硅液罐底部将三氯氢硅或四氯化硅液体进入鼓泡器的管路⑦；一条将氢气送入三氯氢硅或四氯化硅液罐的氢气管路⑩，其进入液罐设有阀门Ｖ１１，　　其特征在于：控制管路还包括：　　（１）、一条氢气输入管路⑧，它的一端接氢气进口，其另一端接管路⑥，管路⑥通过三通接插入三氯氢硅或四氯化硅液罐底部的管路⑦，所述的管路⑧在与氢气相接的那一端通过三通接氮气进口管⑨；　　（２）上述的阀门Ｖ１１通过四通接一管路⑤，该管路的另一端与上述的管路③相接，将气态三氯氢硅或四氯化硅送至工艺使用，所述的管路的中部通过三通接一尾气处理管路，该管路④上装有用来抽真空的文丘里管。

【技术特征摘要】
一种带有氮气保护的三氯氢硅或四氯化硅供应系统的控制管路，它包括一条进入鼓泡器液相内的氢气输入管路②；一条气态三氯氢硅或四氯化硅输出管路③，该管路的另一端与外延炉的工艺气体管路相接③；一条一端插入三氯氢硅或四氯化硅液罐底部将三氯氢硅或四氯化硅液体进入鼓泡器的管路⑦；一条将氢气送入三氯氢硅或四氯化硅液罐的氢气管路⑩，其进入液罐设有阀门V11，其特征在于控制管路还包括(1)、一条氢气输入管路⑧，它的一端接氢气进口，其另一端接管路⑥，管路⑥通过三通接插入三氯氢硅或四氯化硅液罐底部的管路⑦，所述的管路⑧在与氢气相接的那一端通过三通接氮气进口管⑨；(2)上述的阀门V11通过四通接一管路⑤，该管路的另一端与上述的管路③相接，将气态三氯氢硅或四氯化硅送至工艺使用，所述的管路的中部通过三通接一尾气处理管路，该管路④上装有用来抽真空的文丘里管。2. 根据权利要求1所述的控制管路，其特征在于它包括以下阀门及管路(1) 、所述的管路⑧与管路①...

【专利技术属性】
技术研发人员：何自强，冯泉林，闫志瑞，张果虎，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，有研半导体材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]