扩散炉的工作原理

一、扩散炉是什么

一、扩散炉简介　　

        扩散炉是集成电路生产线前工序的重要工艺设备之一。 扩散炉的四部分分别为：控制柜、推舟净化台、电阻加热体和气源柜。

 

（一）、控制部分

整个控制柜分为五层，计算机控制部分分上层、中上层、中下层及下层四个独立部分，每层控制对应层的推舟、炉温及气路部分，是扩散/氧化系统的控制中心。在控制柜的底层，安装有四管控制系统的推舟控制装置、保护电路及电路转接控制板, 前盖板上装有三相电源指示灯及照明、净化、抽风开关等。

 

（二）、推舟净化部分

推舟净化柜的顶部装有照明灯；正面是水平层流的高效过滤器及四层推舟的丝杠、导轨副传动系统及SiC悬臂桨座，丝杠的右端安装有驱动步进电机，导轨的两端是限位开关。柜子的下部装有控制电路转接板及净化用风机。

 

（三）、电阻加热炉部分

电阻加热炉柜共有六层。顶层配置有水冷散热器及排热风扇，废气室顶部设有抽风口，与外接负压抽风管道连接后， 可将工艺过程残 余的废气带走。 余的废气带走。 中间部分分四层放置四个炉管， 每层由四个坡面支架托起并固定住炉管，其位置在安装时已经与推舟送片机构——丝杠、导轨副调好对中，因此切不可轻易挪动。

 

（四）、气源部分

气源柜分为五层。顶部设置有排毒口， 用以排除在换源 过程中泄漏的有害气体。 柜顶设置有三路工艺气体及一路压缩空气的进气接口， 接口以下安装有减压阀、截止阀， 用以对进气压力进行控制及调节。对应于气路，各层分别装有相应的电磁阀、 气动阀、过滤器、单向阀、质量流量控制器、 及源瓶冷 阱等。柜子的底部装有质量流量控制器电源、控制开关、保险等电路转接板以及设备总电源进线转接板。

二、扩散炉的种类

　　国内常用的扩散炉一般为：半导体扩散炉和太阳能扩散炉，其中半导体扩散炉按外形结构形式又分为：立式扩散炉和卧式扩散炉，按照控制方式不同可划分为：微控扩散炉和程控扩散炉，按照扩散炉的管数不同还可以分为：单管、双管、三管、四管扩散炉，由于我国的工业技术与发达国家仍有很大差距，目前大部分专业厂商生产的扩散炉所用关键件采用进口管件，从而保证成膜质量。

三、扩散炉的应用

　　扩散炉是集成电路生产线前工序的重要工艺设备之一，它的主要用途是对半导体进行掺杂，即在高温条件下将掺杂材料扩散入硅片，从而改变和控制半导体内杂质的类型、浓度和分布，以便建立起不同的电特性区域。虽然某些工艺可以使用离子注入的方法进行掺杂，但是热扩散仍是最主要、最普遍的掺杂方法。硅的热氧化作用是使硅片表面在高温下与氧化剂发生反应，生长一层二氧化硅膜。氧化方法有干氧氧化和水汽氧化（含氢氧合成）两种，扩散炉是用这两种氧化方法制备氧化层的必备设备。扩散炉是半导体集成电路工艺的基础设备，它与半导体工艺互相依存、互相促进、共同发展。 在现代工业中，扩散炉常常被用于半导体加工中的典型热处理设备，出现在大规模集成电路、分立器件、电力电子、光电器件、光导纤维等行业中进行扩散、氧化、退火、合金及烧结等工艺。