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                  市面上的臥式擴散爐是什么樣的

                  編輯:青島育豪微電子設備有限公司  時間:2020-07-27

                          擴散技術是一種基本而重要的半導體技術。擴散工藝用于形成雙極器件中的基發射區和集電區、MOS器件中的源區與漏區、多晶硅摻雜等。擴散工藝又被成為摻雜,意即將一種物質摻入另一種物質,從而形成p-n結。在半導體行業,擴散工藝的目的主要是以下3種:在晶圓表面產生一定摻雜原子的濃度、在晶圓表面下的特定位置形成p-n結或n-p結結構、在晶圓表面層形成特定的摻雜原子濃度和分布。擴散工藝的核心步驟則是淀積和推進,淀積時將摻雜劑引入晶圓表面,推進時將摻雜劑推進到期望的深度,推進時還可以進行氧化。

                          由于離子注入設備購入和維護成本高昂,并且適用于更小特征圖形尺寸與更近電路器件間距的場合,能接受中低成本和熱擴散限制的電子電子、集成電路、晶體硅太陽電池制造行業等主要使用臥式擴散爐進行擴散摻雜。臥式擴散爐是這些細分行業摻雜工藝的核心設備,從而改變和控制晶圓內雜質的類型、濃度和分布,以便建立起不同的電特性區域。臥式擴散爐主要由加熱爐體、石英管、氣路系統,取送料裝置等組成。

                          結合當前半導體行業8英寸以下的市場來看,為保證反應管內壓力平衡,臥式擴散爐的反應腔室配有壓差傳感器檢測爐內外壓差,并有專門的控制裝置和氣路流量計與之配套實時控制,通過充氣調壓的方式保證爐內外壓差為定值,且可根據工藝需求改變壓差設定值,從而提高工藝均勻性及工藝擴展性,正壓5~70Pa可調,精度±3Pa。得益于爐管壓力平衡系統的引入,實現了壓力負反饋調節,這有助于穩定反應室內的氣流。在獲得方塊電阻使用場合,這種爐管壓力平衡系統可使臥式擴散爐可確保在40~90 Ohm/sq區間的5點方阻均勻性達到5% 、4%、4%。高性能臥式擴散爐的氣路系統均采用高標準的半導體級別制造技術。

                          典型的臥式擴散爐氣路系統技術主要包括:

                          1) 與液態源接觸的管路均采用PFA管件,并配有源溫控制系統。

                          2) 排風口裝有空氣流量監視器,實現風壓不足時報警,從而得到安全保護。

                          3) 不銹鋼管路選材、焊接、清洗、吹掃、測試(保壓、顆粒)等程序按半導體電子級高純管路要求進行。

                          4) 氣路過濾器滿足相應壓力、流量及0.003um過濾精度要求。

                          5) 攜帶源的小N2氣路采用源瓶低壓(工作壓力小于15PSi)保護,具有防止工作壓力高引起爆瓶的裝置。

                          6) 源進入方式采用滿足工藝均勻性要求的Injector方式。

                          7) 源溫控制器在控制系統頁顯示溫度并實時記錄,在歷史記錄中可保存記錄。

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

                          9) 設備預留TCA吹掃功能。

                          高性能臥式擴散爐的加熱爐體均采用五段控溫,每段配備獨立的可控硅模塊實現電力控制,控溫系統均配備爐內高精度熱電偶和爐體管壁熱電偶,均采用控制精度高于0.1%的進口溫控模塊,高端擴散爐制造商甚至使用控制精度為0.05%的溫度控制模塊,并由工控機進行溫度采集與設定。隨著半導體技術的不斷發展,半導體行業逐漸細分,在集成電路、功率半導體、光信息器件、化合物半導體等細分行業,技術成熟可靠的臥式擴散爐還可以用于干氧氧化、濕氧氧化、氫氧合成氧化、擴散、退火/推進和合金等多種工藝,真可謂一機在手,功能全有。


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