碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等寬禁帶半導(dǎo)體的外延生長(zhǎng)依賴高溫管式爐。以SiC外延為例,需在1500°C–1600°C下通入硅源(如SiH?)和碳源(如C?H?),管式爐的石墨加熱器與碳化硅涂層石英管可耐受極端環(huán)境。關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于控制生長(zhǎng)速率(1–10 μm/h)和缺陷密度(需<1×103 cm?2)。行業(yè)通過改進(jìn)氣體預(yù)混裝置和增加旋轉(zhuǎn)襯底托盤來提升均勻性。GaN-on-Si生長(zhǎng)則需氨氣(NH?)氛圍,管式爐的密封性直接影響晶體質(zhì)量,因此高純度氣體管路和真空鎖設(shè)計(jì)成為標(biāo)配。管式爐可通入多種氣體(氮?dú)?、氫氣等),?shí)現(xiàn)惰性或還原性氣氛下的化學(xué)反應(yīng)。深圳賽瑞達(dá)管式爐合金爐
退火是半導(dǎo)體制造中不可或缺的工藝,管式爐在其中表現(xiàn)出色。高溫處理能夠修復(fù)晶格損傷、摻雜劑,并降低薄膜應(yīng)力。離子注入后的退火操作尤為關(guān)鍵,可修復(fù)離子注入造成的晶格損傷并摻雜原子。盡管快速熱退火(RTA)應(yīng)用單位廣,但管式爐在特定需求下,仍能提供穩(wěn)定且精確的退火環(huán)境,滿足不同工藝對(duì)退火的嚴(yán)格要求?;瘜W(xué)氣相沉積(CVD)是管式爐另一重要應(yīng)用領(lǐng)域。在爐管內(nèi)通入反應(yīng)氣體,高溫促使反應(yīng)氣體在晶圓表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),進(jìn)而沉積形成薄膜。早期,多晶硅、氮化硅、二氧化硅等關(guān)鍵薄膜的沉積常借助管式爐完成。即便如今部分被單片式 CVD 取代,但在對(duì)薄膜均勻性要求極高、需大批量沉積特定薄膜,如厚氧化層時(shí),管式爐 CVD 憑借其均勻性優(yōu)勢(shì),依舊在半導(dǎo)體制造中占據(jù)重要地位。東北6英寸管式爐摻雜POLY工藝管式爐為光通信器件制造提供保障。
管式爐在半導(dǎo)體制造流程中占據(jù)著基礎(chǔ)且關(guān)鍵的位置。其基本構(gòu)造包括耐高溫的爐管,多由石英或剛玉等材料制成,能承受高溫且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,為內(nèi)部反應(yīng)提供可靠空間。外部配備精確的加熱系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)溫度的精確調(diào)控。在半導(dǎo)體工藝?yán)?,管式爐常用于各類熱處理環(huán)節(jié),像氧化、擴(kuò)散、退火等工藝,這些工藝對(duì)半導(dǎo)體材料的性能塑造起著決定性作用,從根本上影響著半導(dǎo)體器件的質(zhì)量與性能。熱氧化工藝是管式爐在半導(dǎo)體領(lǐng)域的重要應(yīng)用之一。在高溫環(huán)境下,通常是 800 - 1200°C,硅晶圓被放置于管式爐內(nèi),在含氧氣氛中,硅晶圓表面會(huì)生長(zhǎng)出二氧化硅(SiO?)層。該氧化層用途范圍廣,例如作為柵極氧化層,這是晶體管開關(guān)的關(guān)鍵部位,其質(zhì)量直接決定了器件性能與可靠性。干氧法生成的氧化層質(zhì)量高,但生長(zhǎng)速度較慢;濕氧法生長(zhǎng)速度快,不過質(zhì)量相對(duì)稍遜,而管式爐能夠精確控制這兩種方法所需的溫度與氣氛條件。
管式爐工藝后的清洗需針對(duì)性去除特定污染物:①氧化后清洗使用HF溶液(1%濃度)去除表面殘留的SiO?顆粒;②擴(kuò)散后清洗采用熱磷酸(H?PO?,160℃)去除磷硅玻璃(PSG);③金屬退火后清洗使用王水(HCl:HNO?=3:1)去除金屬殘留,但需嚴(yán)格控制時(shí)間(<5分鐘)以避免腐蝕硅基體。清洗后的干燥技術(shù)對(duì)器件良率至關(guān)重要。采用Marangoni干燥法(異丙醇與去離子水混合液)可實(shí)現(xiàn)無水印干燥,適用于高縱橫比結(jié)構(gòu)(如深溝槽)。此外,等離子體干燥(Ar等離子體,100W)可在1分鐘內(nèi)完成晶圓干燥,且不會(huì)引入顆粒污染。管式爐支持多工位設(shè)計(jì),提升生產(chǎn)效率,適合批量生產(chǎn),點(diǎn)擊查看!
半導(dǎo)體制造中的擴(kuò)散工藝離不開管式爐的支持。當(dāng)需要對(duì)硅片進(jìn)行摻雜以改變其電學(xué)性能時(shí),管式爐可營(yíng)造合適的高溫環(huán)境。將含有特定雜質(zhì)(如磷、硼等摻雜劑)的源物質(zhì)與硅片一同置于管式爐中,在高溫作用下,雜質(zhì)原子獲得足夠能量,克服晶格阻力,逐漸向硅片內(nèi)部擴(kuò)散。管式爐均勻的溫度場(chǎng)分布保證了雜質(zhì)在硅片內(nèi)擴(kuò)散的一致性,使得硅片不同區(qū)域的電學(xué)性能趨于均勻。通過精確調(diào)節(jié)管式爐的溫度、擴(kuò)散時(shí)間以及爐內(nèi)氣氛,能夠精確控制雜質(zhì)的擴(kuò)散深度和濃度分布,滿足不同半導(dǎo)體器件對(duì)于電學(xué)性能的多樣化需求,進(jìn)而提升半導(dǎo)體器件的性能和可靠性。管式爐設(shè)計(jì)符合安全標(biāo)準(zhǔn),保障操作人員安全,立即獲取安全指南!江蘇智能管式爐
管式爐技術(shù)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)合作中發(fā)展。深圳賽瑞達(dá)管式爐合金爐
在半導(dǎo)體芯片進(jìn)行封裝之前,需要對(duì)芯片進(jìn)行一系列精細(xì)處理,管式爐在這一過程中發(fā)揮著重要作用,能夠明顯提升芯片封裝前處理的質(zhì)量。首先,精確的溫度控制和恰當(dāng)?shù)暮婵緯r(shí)間是管式爐的優(yōu)勢(shì)所在,通過合理設(shè)置這些參數(shù),能夠有效去除芯片內(nèi)部的水汽等雜質(zhì),防止在后續(xù)封裝過程中,因水汽殘留導(dǎo)致芯片出現(xiàn)腐蝕、短路等嚴(yán)重問題,從而提高芯片的可靠性。例如,在一些芯片制造工藝中,將芯片放入管式爐內(nèi),在特定溫度下烘烤一定時(shí)間,能夠使芯片內(nèi)部的水汽充分揮發(fā),確保芯片在封裝后能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。其次,在部分芯片的預(yù)處理工藝中,退火處理是必不可少的環(huán)節(jié),而管式爐則是實(shí)現(xiàn)這一工藝的理想設(shè)備。芯片在制造過程中,內(nèi)部會(huì)不可避免地產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力,這些應(yīng)力可能會(huì)影響芯片的電學(xué)性能。深圳賽瑞達(dá)管式爐合金爐