CN100372067C

CN100372067C - 扩散系统

Info

Publication number: CN100372067C
Application number: CNB2004100682721A
Authority: CN
Inventors: 金俊永; 崔秉龙; 李银京
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2024-08-27
Also published as: EP1529855A2; US7452423B2; CN1612296A; DE602004021222D1; EP1529855B1; KR20050040969A; EP1529855A3; US20050092244A1; JP2005136417A

Abstract

提供一用于在晶片中形成掺杂层的扩散系统。该扩散系统包括一产生掺杂气体的扩散器；一预先混合掺杂气与反应气体并预先加热气体混合物的预先混合器；一主室，气体混合物在其中与晶片发生反应；一缓冲箱，其从外部隔离排气孔，并从外部隔离用来将晶片安装进或退出主室的挡板；以及一在主室的反应后将用过的气体排出的废气排出系统。

Description

扩散系统

技术领域

本发明涉及一种扩散系统，特别是涉及一种在晶片中用于形成超薄的掺杂层的扩散系统。该扩散系统可以在较短的时间内将形成掺杂层的气体混合物的浓度均一化，包括保证较高频率响应的冷却速度控制器，并为流动系统提供了稳定的气体流。

背景技术

在考虑扩散系数、固体溶解性特征、氧化层掩护效应等的前提下选择将一种物质掺杂进一半导体装置。即使在扩散过程中组合原子从掺杂物质中被分离，这些原子一定不同于那些可能被掺杂进晶片或在晶片上产生不可被蚀刻的物质的掺杂物原子。被掺杂进晶片的材料应具有极少的杂质，物质的浓度应可以在恒定水平上较容易的得到控制，而不管过程的重复。一般来讲，掺杂物质会与氧、氢、或例如氯或溴的卤素组合在一起，而且可被分为固体、液体和气体。

同时，扩散系统包括一扩散管、一加热器、一蒸发皿以及一掺杂物传递系统。根据将要生产的晶片或装置的类型，扩散系统可被分为密封管系统，开放式管系统，盒式系统、涂抹系统以及快速热处理系统。

传统的扩散系统缺乏高频响应以及对抗外部干扰的强健性，而这些对于形成具有100nm或更小厚度的超薄掺杂层，即用于扩散热能量的掺杂层是必要的。换句话说，为了形成纳米的掺杂层，扩散系统需要一高频响应特性以便气体混合物的浓度能够快速的被均一化，以及经受了掺杂工艺的晶片的冷却速度能够得到较好地调节。此外，流动系统以及各自的设备应在彼此间得到紧密地连接，以便能够稳定地提供气体混合物并排出废气。然而，传统的扩散系统不能系统地满足前面的要求。

发明内容

本发明提供了一种在较短的时间内统一气体混合物浓度的扩散系统，有效地控制了经受了扩散工艺的晶片被冷却的速度，而且稳定地排出了废气。

根据本发明的一个方面，提供了一种在晶片中用于形成掺杂层的扩散系统。该扩散系统包括：产生掺杂气体的扩散器；预先混合掺杂气与反应气体并预先加热气体混合物的预先混合器；主室，气体混合物在其中与晶片发生反应；一缓冲箱，其从外部隔离排气孔，并从外部隔离用来将晶片安装进或退出主室的挡板；以及在主室的反应后将用过的气体排出的废气排出系统。

扩散器可包括容纳掺杂物质的容器；吸收传送掺杂气体的载体气体的吸收管；一承载管，其传送掺杂气体用于传送由载体气体携带的掺杂物质；衡量容器压力以及将容器压力调整到预定值的压力调节器；以及在扩散器压强超过预定值时利用分流阀将扩散器中包含的气体排出的分流管。

预先混合器包括一预先混合气容器；一个或更多传送掺杂气体和反应气体的气体承载管；从预先混合容器中补给气体混合物到主室的气体混合物供给管；以及控制预先混合器温度的加热器。

气体承载管可延伸到预先混合容器中喷洒气体。

将气体混合物排到气体混合物供给管的预先混合器容器的一部分可为锥形或圆锥的形状来阻止预先混合器容器的边角发生涡旋。

气体混合物供给管的直径可为每一个气体承载管直径的1.7倍或以上。

主室包括在主室一侧形成、能喷洒环境气体的环境气体喷嘴；一气体混合物喷嘴，其在与环境气体喷嘴喷洒环境气体的方向相反的方向上喷洒包含掺杂气体的气体混合物，以便环境气体能与掺杂气体混合；挡板，通过其将晶片安装进或退出主室；以及在掺杂气体与晶片反应后排出剩余的使用过的气体的排气孔。

气体混合物喷嘴为形成于从预先混合器延伸到主室的气体混合物供给管的端部的后喷嘴。

扩散系统可还包括连接到环境气体管的一侧并且为环境气体管提供反应气体的反应气体管，该环境气体管连接到环境气体喷嘴并向主室提供环境气体。

挡板可以具有由石英和石墨顺序堆叠形成的双重的绝缘结构。

缓冲箱可以密封挡板以及主室的排气孔，用于喷洒冷却气体的喷淋喷嘴可以在挡板和连接到排气孔的排气管处形成。

废气排放系统可包括一支持系统，用于阻止由于高温废气而造成的排气管中的凹陷，和一洗涤器用于最终排放废气。

支持系统可包括一弹簧，用于支撑排气管在径向上阻止由于热能扩散而造成的排气管中的凹陷；和一风箱，用于在轴向上矫正排气管的热能扩散以及利用增加的表面积冷却废气。

根据本发明的另一方面，提供一预先混合器，用于给气体混合物与晶片发生反应在其中的主室提供包含掺杂气体的气体混合物。预先混合器包括一预先混合器容器；一个或多个接收掺杂气体和反应气体的气体承载管；从预先混合器容器中提供气体混合物给主室的气体混合物供给管；以及控制预先混合器温度的预先混合器加热器。

根据本发明的另一方面，提供了晶片与气体在其中发生反应的扩散系统的主室。主室包括在主室一侧形成、能喷洒环境气体的环境气体喷嘴；一气体混合物喷嘴，其在与环境气体喷嘴喷洒环境气体的方向相反的方向上喷洒包含掺杂气体的气体混合物，以便环境气体能与掺杂气体混合；挡板，通过其将晶片安装进或退出主室；以及在掺杂气体与晶片反应后排出剩余的使用过的气体的排气孔。

根据本发明的另一个方面，为晶片与气体反应后从主室排放剩余的废气提供了废气排放系统。废气排放系统包括一排气管，废气通过其流向主室的排气孔；一支持系统，阻止由于高温废气和冷却废气造成的排气管的凹陷；以及一洗涤器，使用与洗涤器端部相连接的真空泵而最终排放废气。

附图说明

本发明上述的和其他的特征和优点，通过仔细地描述附图中的具体实施例将会变得越来越明显。附图为：

图1A是根据本发明扩散系统的一方框图，示出了气体的流动和晶片被安装或退出的方向；

图1B是在图1中的扩散系统的横截面图；

图2示出了图1B中的扩散系统的扩散器；

图3示出了图1B中的扩散系统的一预先混合器；

图4示出了在图3中的预先混合器和图1B中的扩散系统中的主室之间的一连接部分；

图5A示出了图1B中的扩散系统的一主室；

图5B示出了图5A中的主室中气体的流动；

图5C示出了相对于图5A中的主室中的时间，气体混合物的浓度分布；

图5D是一示出了图5A中的主室中一晶片在时间尺度上的气体浓度方差的图表；

图6示出了在图1B已显示的扩散系统的主室和缓冲箱的一部分；

图7示出了在图1B已显示的扩散系统中用于排放废气的一扩散后加工部分。

具体实施方式

本发明将会参考附图进行更细致的描述，在附图中将会展示发明的实施例。可以理解的是为了说明清楚，对附图进行了夸大。

参考图1A和1B，根据本发明的一扩散系统，包括了一扩散预处理部分、一主室40和一扩散后处理部分。

扩散预处理部分包括一扩散器(bubbler)20，一预先混合器30和一后喷嘴35。扩散器20产生了掺杂气体，预先混合器30在合适的温度下预先混合了已产生的掺杂气体，并对其预先加热。后喷嘴35均一地将预加热的气体在主室40中与环境气体混合。在主室40内，掺杂气体均一地与环境气体气体混合并且与通过主室40内的一挡板46被安装和退出主室40的晶片发生反应。扩散后加工部分包括了一缓冲箱50，一支持系统60和一洗涤器70。缓冲箱50冷却晶片和扩散工艺后从主室40中排出的废气。支持系统60稳定地排出高温废气，洗涤器70稳定地处理了废气。因此，掺杂气体产生并且和晶片发生反应之后，流过扩散器20、预先混合器30、后喷嘴35、主室40、缓冲箱50的掺杂气体通过支持系统60和洗涤器70被排出。

图2示出了上述扩散预处理部分的扩散器20。扩散器20不仅仅包括了诸如质量流量控制器(MFC，mass flow controller)28、内置阀24和外置阀25等基本的元素，还包括一分流阀26和一压力调节器27。

参考图2，扩散系统的扩散器20由与包含掺杂材料22的容器21相连接的三个管23a、23b、23c构成。管23a、23b、23c分别为一吸收管23a、一承载管23b和一排出管23c。与内置阀24相连的吸收管23a吸收承载气体，诸如氮气，并且把承载气体传送到容器21。承载管23b使外置管21把掺杂材料22从容器21传送到预先混合器30。另外，如果容器21的压力超过了预定值，那么排出管23c允许分流阀26从容器21中排出剩余的气体。压力调节器27用于测量扩散器20的容器21中的压力。

根据本发明，扩散系统的扩散器20利用二次测量改进了稳定性，这些措施将被详细的描述。开始，如果容器21的压力超过了预定值，那么压力调节器测量到了压力，且一外部控制器(未示出)检测到压力就会自动隔离内置管24。如果容器21的压力突然增加，在容器21中包含的气体通过打开分流阀26而被自动的排出，同时利用洗涤器70进行处理。这个二次测量阻止了容器21中压力不可预期的增加。分流阀26的参考排放压力可被预先调整到比压力调节器27的参考压力更高的值。此外，出于安全原因，扩散器20的容器21位于一隔离盒29内并与外部连接隔离。

通过压力调节器27和分流阀26适当控制压力的气体，它通过外置管25和承载管23b流入预先混合器30。这里，由于管道阻力正比于距离且反比于管的半径的三次方，所以扩散器20和预先混合器30之间的距离优选最小化，以便减少管道阻力。

图3示出了在图1B中已显示的扩散系统的预先混合器30。参考图3，预先混合器30包括了一供给管32和一加热器34。供给管32为与扩散器20和主室40相连接的承载管23b提供气体。加热器34控制预先混合器30的温度。预先混合器30从扩散器20中接收了在主室40中将被利用的气体，控制气体达到预定温度和成分，并且将气体输送到主室40。此外，加热器34将供给到主室40中的气体加热到与主室40的工艺温度差不多。

扩散系统的预先混合器30包括了承载管31a、31b和31c，它们延伸到预先混合器30的中心以便通过扩散器20没有阻塞地将包含被扩散器20输送的气体的供给气体输送到主室40。承载管31a、31b、31c的每一个都具有超过供给管32 2.5倍的直径，以便被输送的气体在通过供给管32没有堵塞地被排出。

为了能够没有堵塞地通过管道，气体必须满足在方程1中给定的最小化条件。这里，假定流入气体的质量流量速率等于流出气体的质量流量速率，安装了用于将气体输送到预先混合器30、包含有一从扩散器20到预先混合器30供给气体的管的三个管。

3di²＝Do²------(1)

其中di是承载气体到预先混合器30的每个承载管31a、31b、31c的直径，Do是给主室提供反应气体的供给管32的直径。因此，当使用三个承载管31a、31b、31c和一供给管32的时候，Do应该大约为di的1.7倍。如果从承载管31a、31b、31c分别供给的气体质量流量速率是不同，Do应该是di的1.7倍或者更大，优选2倍或者更大。此外，承载管31a、31b、31c可以每一个都具有一个更小的直径以防止气体的倒流。

为了防止在容器的拐角处气体的涡旋，将接近将气体从预先混合器30排放到主室的供给管32的预先混合器30中的容器的一部分33制成锥形或者是圆锥形。在上述工艺中，气体通过预先混合器30没有堵塞地从扩散器20供给到主室。优选地，直到达到预定温度时气体才在预先混合器30中与其他的气体混合。因此，虽然预先混合器30的容器的尺寸应该依照预期工艺来控制，但是容器还是优选小容积。

从扩散器20中输送出的气体在预先混合器30中混合，并且彼此发生反应。然后，通过围绕在预先混合器30的外表面的加热器34将气体混合物加热到接近主室的工艺温度。例如，如果在主室内工艺温度大约为800-1100℃，那么预先混合器30就得提前加热到大约500-800℃。工艺温度被控制器自动的控制到一个预定值。

图4示出了在图1B中扩散系统的预先混合器30和主室40之间一连接部分。参考图4，将反应气体从预先混合器30提供到主室40的供给管32包括了一将主室40中反应气体的浓度均一化的后喷嘴35。

更具体地，预先混合器30通过供给管32提供气体，该气体在主室40中掺杂进已安装的晶片中。在这种情况下，为了形成具有预期厚度的掺杂层，应该很好的调整使晶片在气体混合物中的暴露的工艺时间和气体混合物在主室40中的浓度。

经过被控制器预先调整的工艺时间后，剩余在主室40中的废气被排出，并且晶片被用于承载晶片的桨板(paddle loader)退出主室40。然而，仅仅利用阀的操作是很难均一主室40中气体混合物的浓度。特别地，为了得到一个超薄掺杂层，要求在一个很短的时间内统一在主室中气体混合物的浓度。

因此，使气体混合物从预先混合器30流动到主室40的供给管32的出口对着一环境气体喷嘴41的出口，通过该环境气体喷嘴喷洒环境气体，以便气体混合物与环境气体充分混合。如图4所示，环境气体经过包含由供给管32提供的掺杂材料的气体混合物从环境气体喷嘴41喷洒出来。在这种结构中，在主室40中整个气体的浓度能够在短时间内被均一化。

供给管32包括后喷嘴35，用于混合环境气体中的主流与预先混合器30加热和混合的气体。后喷嘴35使得在主室40中使包含环境气体的气体在短时间之内能够稳固地不受干扰地沿着主流的流线流动。因此，在主室40中气体的浓度能够在短时间内被均一，从而形成了具有100nm或者更小厚度的超薄掺杂层。典型地，环境气体(atmospheric gas)是一种惰性气体，如氮气或者氩气。

如果气体混合物在预先混合器30中没有形成预期浓度，另一供给管42则与有预警作用且和环境气体喷嘴41相连的环境气体管的一部分相连接，以便能够与环境气体一起供给所要求的气体。因此，在主室40中气体混合物的浓度能够被控制到所要求的水平。

这里，不可将供给管32的后喷嘴35与环境气体喷嘴41完全相对。另外，供给管32的承载线在主室40内也不可以承载管的形式被弯曲。然而，在后喷嘴35喷洒气体的方向可相对于环境气体喷嘴41设置，以便气体混合物形成与惰性气体的流动一致的薄片状的流动。

图5A示出了在图1B中的扩散系统的主室40。参考图5A，将用于提供气体混合物的后喷嘴35安装在气体混合物和晶片在其中发生反应的主室30的一侧，同时将环境气体喷嘴41安装在主室30面对着后喷嘴35的一侧。供给管32中的环境气体流过后喷嘴35的一部分，被供给到主室40。第一挡板44形成于主室40的侧面。晶片承载体46通过第一挡板44由桨板(未显示)安装或退出。与具有一定控制浓度的气体混合物发生反应的晶片被安装在晶片承载体46上，并且当第一挡板44在开启或者关闭时，通过桨板被安装进或是退出主室40。用于排出用过的气体的排出口45位于形成第一挡板的主室40的另外一侧。同时，主室40还包括在反应期间维持主室40具有高温的加热器(图4中的43)和冷却主室40的冷却器(未示出)。

图5B和图5C阐述了当均一主室40中气体浓度的时候，向主室40供给气体混合物和环境气体的工艺。图5B示出了在主室40中气体的流线，图5C示出了相对于主室40内的时间气体混合物的浓度分布。具体地说，图5B阐述了从预先混合器30中提供气体混合物及其随着主室40中时间的过去形成环境气体薄片流。图5C阐述了当环境气体被供给的时候均一化气体混合物浓度的工艺，图5D为显示主室40中晶片在不同时期气体混合物浓度方差的图表。参考图5D，在小于大约80秒时间内均一分布从预先混合器30到主室40被供给的气体混合物，并且在气体混合物的供给后在晶片上气体混合物分布在大约40秒内变得均一。

迄今，已经在相关的图示中描述了包括扩散器20、预先混合器30、后喷嘴35和主室40的扩散预加工部分。以下将描述扩散的后处理部分。

图6示出了根据本发明一扩散系统的一主室40和一缓冲箱50。在主室40中，气体混合物和晶片发生反应。缓冲箱50密封了主室40，并且晶片经缓冲箱50被安装进或退出。

使晶片承载体46安装进或者退出主室40的第一挡板44形成在主室40的一侧。连接缓冲箱50与主室40、运输晶片承载体46的第一挡板44具有一双重夹心结构。该双重夹心结构能够使缓冲箱50在高温主室40中绝热，同时优选由石英和石墨顺序堆叠而成。石英对高温下融化具有高抗性，而石墨具有优良的热传导性。此外，第一挡板44侧表面由玻璃纤维绝缘体所包围，因此从主室40内热分离缓冲箱50。

由于工艺温度非常高，所以包含晶片的晶片承载体46从主室40被退出并且通过喷射喷嘴冷却。另一喷射喷嘴51也被安装在排气口45的附近用于冷却高温的废气。该喷射喷嘴51是通过诸如氮气、氩气等惰性气体的喷射来冷却废气的。一第二挡板52形成于缓冲箱50内部，用于承载从主室40退出到缓冲箱50之外的晶片。

下面，参考图7详细描述经过扩散反应的排出废气工艺。图7示出了图1B中扩散系统中用于排出废气的扩散后加工部分。

扩散反应完成之后，也就是气体混合物和晶片发生反应之后，废气从主室40被排出。这里，打开排气口45的阀(未显示)，驱动泵72把环境气体抽进主室40。在该工艺中，废气被排出。为了更有效的排出废气，扩散系统的扩散后加工过程包括了一喷射喷嘴51，一支持系统60和一洗涤器70。

扩散反应完成之后，废气通过排气口45和排气管53被排出。然后，废气通过缓冲箱50和支持系统60被冷却，最后通过洗涤器70彻底地排出扩散系统。由于主室40的工艺温度可能会高于1000℃，所以废气必须被冷却。如上所述，本发明的扩散系统包括喷射喷嘴51。

废气通过缓冲箱50被冷却，然后进入支持系统60。本发明的支持系统具有一支持系统60用于校正排气管53轴向和径向的热扩散。

从主室40被排出、经过支持系统周围的排气管53的废气可被保持在大约400至500℃。因此，排气管53可能会由于高温废气而产生轴向和径向的热扩散。为了防止排气管53松动，把例如簧片组的弹性零件放在排气管53径向的上面和下面，这样通过加倍弹性系数将排气管53维持在浮动状态。另外，热的废气允许通过风箱62流动，该风箱62像弹簧一样将排气管保持在它的轴向上。此时，风箱62增加了风箱62与热的废气之间的接触面积以便提高冷却效率。

在该工艺中，废气流过排气管53，并且最终通过安装在洗涤器70终端部分的泵排出。排气阀71和气压计73适当的控制了被排出废气的流动速率。

因此，扩散工艺完成。下面将详细描述上述扩散工艺的各步操作。

开始，将由在扩散器20中的承载气体(如N₂)产生的气体经过外部阀25、在由压力控制器27和分流阀26设置的适当的压力下运输到预先混合器30。

然后，在预先混合器30内，从扩散器20输送的气体与氧气(或者反应气体，如Cl)混合，并将其加热到一个适当的温度以便最小化主室被加热的高温影响。

在预先混合器30内被混合而且被加热的气体从后喷嘴35喷射到主室40内，且与从环境气体喷嘴41喷射的环境气体相混合。在主室40中的气体在大约80秒内均一分布在主室40中。在大约40秒内实际晶片上的气体浓度分布变得均一。

在完成所有的工艺之后，均一分布在主室40晶片上的高温掺杂气体立即流过主室40的排气口45，通过支持系统60和具有泵72的洗涤器70在终端被排出。此时，热的废气通过喷射喷嘴51所冷却，排气管53被支持系统60的弹簧61支持。因此，排气管53不能由于热扩散而松动。

位于缓冲箱50内、具有一个双重由石英形成的夹层结构、用来阻碍辐射热和对流的第一挡板44是打开的，晶片的承载体从利用桨板的主室40分离，且在缓冲箱50中被冷却到了一适当温度。这样，一扩散工艺被完成。

根据本发明，用于形成掺杂层的扩散系统具有高的频率响应和坚固性。也就是说，由于后喷嘴最小化混合气体和加热反应气体到适当温度的时间，扩散系统就具有高的频率响应特征。此外，扩散系统通过包括保证扩散器的稳定性的电调节器和化学分流阀坚固地抵抗外部干扰。另外，缓冲箱在反应之后防止废气泄漏并设置了一适当的冷却速度，支持系统和洗涤器处理废气，因此提供了可依赖的稳定性。从而本发明的这种扩散系统能有效地形成一超薄掺杂层。

尽管参考实施例作出上述说明和描述，但应明白本领域的普通技术人员在不背离本发明和附加权利要求的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上作出各种变化。

Claims

1.一种用于在晶片中形成掺杂层的扩散系统，包括：

一产生掺杂气体的扩散器；

一预先混合掺杂气与反应气体并预先加热气体混合物的预先混合器；

一主室，气体混合物在其中与晶片发生反应；

一缓冲箱，其从外部隔离排气孔，并从外部隔离用来将晶片安装进或退出主室的挡板；以及

一在主室中的反应后将用过的气体排出的废气排出系统。

2.如权利要求1所述的系统，其中扩散器包括：

一容纳掺杂物质的容器；

一吸收传送掺杂气体的载体气体的吸收管；

一传送掺杂气体的承载管，用于传送由载体气体携带的掺杂物质；

一衡量容器压力以及将容器压力调整到预定值的压力调节器；以及

一在扩散器压强超过预定值时利用分流阀将扩散器中包含的气体排出的分流管。

3.如权利要求1所述的系统，其中预先混合器包括：

一预先混合器容器；

一个或更多传送掺杂气体和反应气体的气体承载管；

一从预先混合容器中补给气体混合物到主室的气体混合物供给管；以及

一控制预先混合器温度的加热器。

4.如权利要求3所述的系统，其中气体承载管延伸到预先混合器容器中以喷出气体。

5.如权利要求3所述的系统，其中将气体混合物排到气体混合物供给管的预先混合器容器的一部分为锥形或圆锥的形状来阻止预先混合器容器的边角发生涡旋。

6.如权利要求3所述的系统，其中气体混合物供给管的直径为每一个气体承载管直径的1.7倍或以上。

7.如权利要求1所述的系统，其中主室包括：

一在主室一侧形成、能喷洒环境气体的环境气体喷嘴；

一气体混合物喷嘴，其在与环境气体喷嘴喷洒环境气体的方向相反的方向上喷洒包含掺杂气体的气体混合物，以便环境气体能与掺杂气体混合；

所述挡板，通过其将晶片安装进或退出主室；以及

所述排气孔，在掺杂气体与晶片反应后排出剩余的使用过的气体。

8.如权利要求7所述的系统，其中气体混合物喷嘴为形成于从预先混合器延伸到主室的气体混合物供给管的端部的后喷嘴。

9.如权利要求7所述的系统，其中还包括连接到环境气体管的一侧并为环境气体管提供反应气体的反应气体管，所述环境气体管连接到环境气体喷嘴并向主室提供环境气体。

10.如权利要求7所述的系统，其中挡板具有由石英和石墨顺序堆叠形成的双重的绝缘结构。

11.如权利要求7所述的系统，其中缓冲箱密封挡板以及主室的排气孔，并且用于喷洒冷却气体的喷淋喷嘴形成于挡板和连接到排气孔的排气管处。

12.如权利要求1所述的系统，其中废气排出系统包括：

一支持系统，用于阻止由于高温废气而造成的排气管中的凹陷，和

一洗涤器，用于最终排放废气。

13.如权利要求12所述的系统，其中支持系统包括：

一弹簧，用于在径向上支撑排气管以阻止由于热能扩散而造成的排气管中的凹陷；和

一风箱，用于在轴向上矫正排气管的热能扩散以及利用增加的表面积冷却废气。