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              市面上的卧式扩散炉是什么样的

              编辑:青岛育豪微电子设备有限公司  时间:2020-07-27

                      扩散技术是一种基本而重要的半导体技术。扩散工艺用于形成双极器件中的基发射区和集电区、MOS器件中的源区与漏区、多晶硅掺杂等。扩散工艺又被成为掺杂,意即将一种物质掺入另一种物质,从而形成p-n结。在半导体行业,扩散工艺的目的主要是以下3种:在晶圆表面产生一定掺杂原子的浓度、在晶圆表面下的特定位置形成p-n结或n-p结结构、在晶圆表面层形成特定的掺杂原子浓度和分布。扩散工艺的核心步骤则是淀积和推进,淀积时将掺杂剂引入晶圆表面,推进时将掺杂剂推进到期望的深度,推进时还可以进行氧化。

                      由于离子注入设备购入和维护成本高昂,并且适用于更小特征图形尺寸与更近电路器件间距的场合,能接受中低成本和热扩散限制的电子电子、集成电路、晶体硅太阳电池制造行业等主要使用卧式扩散炉进行扩散掺杂。卧式扩散炉是这些细分行业掺杂工艺的核心设备,从而改变和控制晶圆内杂质的类型、浓度和分布,以便建立起不同的电特性区域。卧式扩散炉主要由加热炉体、石英管、气路系统,取送料装置等组成。

                      结合当前半导体行业8英寸以下的市场来看,为保证反应管内压力平衡,卧式扩散炉的反应腔室配有压差传感器检测炉内外压差,并有专门的控制装置和气路流量计与之配套实时控制,通过充气调压的方式保证炉内外压差为定值,且可根据工艺需求改变压差设定值,从而提高工艺均匀性及工艺扩展性,正压5~70Pa可调,精度±3Pa。得益于炉管压力平衡系统的引入,实现了压力负反馈调节,这有助于稳定反应室内的气流。在获得方块电阻使用场合,这种炉管压力平衡系统可使卧式扩散炉可确保在40~90 Ohm/sq区间的5点方阻均匀性达到5% 、4%、4%。高性能卧式扩散炉的气路系统均采用高标准的半导体级别制造技术。

                      典型的卧式扩散炉气路系统技术主要包括:

                      1) 与液态源接触的管路均采用PFA管件,并配有源温控制系统。

                      2) 排风口装有空气流量监视器,实现风压不足时报警,从而得到安全?;?。

                      3) 不锈钢管路选材、焊接、清洗、吹扫、测试(保压、颗粒)等程序按半导体电子级高纯管路要求进行。

                      4) 气路过滤器满足相应压力、流量及0.003um过滤精度要求。

                      5) 携带源的小N2气路采用源瓶低压(工作压力小于15PSi)?;?,具有防止工作压力高引起爆瓶的装置。

                      6) 源进入方式采用满足工艺均匀性要求的Injector方式。

                      7) 源温控制器在控制系统页显示温度并实时记录,在历史记录中可保存记录。

                      8) 尾气采用定向收集排放,排放管道采用固定防腐管路。

                      9) 设备预留TCA吹扫功能。

                      高性能卧式扩散炉的加热炉体均采用五段控温,每段配备独立的可控硅??槭迪值缌刂?,控温系统均配备炉内高精度热电偶和炉体管壁热电偶,均采用控制精度高于0.1%的进口温控???,高端扩散炉制造商甚至使用控制精度为0.05%的温度控制???,并由工控机进行温度采集与设定。随着半导体技术的不断发展,半导体行业逐渐细分,在集成电路、功率半导体、光信息器件、化合物半导体等细分行业,技术成熟可靠的卧式扩散炉还可以用于干氧氧化、湿氧氧化、氢氧合成氧化、扩散、退火/推进和合金等多种工艺,真可谓一机在手,功能全有。


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