管式爐在硅外延生長中通過化學氣相沉積(CVD)實現(xiàn)單晶層的可控生長,典型工藝參數(shù)為溫度1100℃-1200℃、壓力100-500Torr,硅源氣體(SiH?或SiCl?)流量50-500sccm。外延層的晶體質量受襯底預處理、氣體純度和溫度梯度影響明顯。例如,在碳化硅(SiC)外延中,需在800℃下用氫氣刻蝕去除襯底表面缺陷,隨后在1500℃通入丙烷(C?H?)和硅烷(SiH?)實現(xiàn)同質外延,生長速率控制在1-3μm/h以減少位錯密度5。對于化合物半導體如氮化鎵(GaN),管式爐需在高溫(1000℃-1100℃)和氨氣(NH?)氣氛下進行異質外延。通過調節(jié)NH?與三甲基鎵(TMGa)的流量比(100:1至500:1),可精確控制GaN層的摻雜類型(n型或p型)和載流子濃度(101?-101?cm?3)。此外,采用梯度降溫(5℃/min)可緩解外延層與襯底間的熱應力,降低裂紋風險。雙溫區(qū)結構助力管式爐滿足復雜工藝溫度需求。成都國產管式爐生產廠家
管式爐在半導體熱氧化工藝中通過高溫環(huán)境下硅與氧化劑的化學反應生成二氧化硅(SiO?)薄膜,其關鍵機制分為干氧氧化(Si+O?→SiO?)、濕氧氧化(Si+H?O+O?→SiO?+H?)和水汽氧化(Si+H?O→SiO?+H?)三種模式。工藝溫度通常控制在 750℃-1200℃,其中干氧氧化因生成的氧化層結構致密、缺陷密度低,常用于柵極氧化層制備,需精確控制氧氣流量(50-500 sccm)和壓力(1-10 atm)以實現(xiàn)納米級厚度均勻性(±1%)。濕氧氧化通過引入水汽可將氧化速率提升 3-5 倍,適用于需要較厚氧化層(>1μm)的隔離結構,但需嚴格監(jiān)測水汽純度以避免鈉離子污染。北方國產管式爐氧化退火爐管式爐用程序升溫等工藝助力新能源材料研發(fā)。
氣氛控制在半導體管式爐應用中至關重要。不同的半導體材料生長與工藝需要特定氣氛環(huán)境,以防止氧化或引入雜質。管式爐支持多種氣體的精確配比與流量控制,可根據工藝需求,靈活調節(jié)氫氣、氮氣、氬氣等保護氣體比例,同時能實現(xiàn)低至 10?3 Pa 的高真空環(huán)境。以砷化鎵單晶生長為例,精確控制砷蒸汽分壓與惰性保護氣體流量,能有效保障晶體化學計量比穩(wěn)定,避免因成分偏差導致性能劣化。管式爐的結構設計也在持續(xù)優(yōu)化,以提升工藝可操作性與生產效率。臥式管狀結構設計不僅便于物料的裝載與取出,還能減少爐內死角,確保氣體均勻流通與熱量充分傳遞。部分管式爐集成自動化控制系統(tǒng),操作人員可通過計算機界面遠程監(jiān)控與操作,實時查看爐內溫度、氣氛、壓力等參數(shù),并進行遠程調節(jié)與程序設定,大幅提高了操作的便捷性與安全性。
管式爐工藝后的清洗需針對性去除特定污染物: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,但需嚴格控制時間(<5分鐘)以避免腐蝕硅基體。清洗后的干燥技術對器件良率至關重要。采用Marangoni干燥法(異丙醇與去離子水混合液)可實現(xiàn)無水印干燥,適用于高縱橫比結構(如深溝槽)。此外,等離子體干燥(Ar等離子體,100W)可在1分鐘內完成晶圓干燥,且不會引入顆粒污染。賽瑞達管式爐提供穩(wěn)定高溫,護航半導體氧化工藝順利推進,聯(lián)系我們!
隨著半導體技術不斷向高集成度、高性能方向發(fā)展,對半導體材料的質量和性能要求愈發(fā)嚴苛,管式爐的技術也在持續(xù)創(chuàng)新升級。一方面,加熱系統(tǒng)的優(yōu)化使管式爐的加熱速度更快且溫度均勻性更好,能夠在更短時間內將爐內溫度升至工藝所需的高溫,同時保證爐內不同位置的溫度偏差極小,這對于一些對溫度變化速率和均勻性敏感的半導體工藝(如快速退火、外延生長等)至關重要,可有效提升工藝效率和產品質量。另一方面,氣氛控制技術的改進使得管式爐能夠更精確地控制爐內氣體的種類、流量和壓力等參數(shù),為半導體材料的合成和加工提供更精確、更符合工藝要求的氣體環(huán)境,有助于制造出性能更優(yōu)、質量更穩(wěn)定的半導體材料和器件。管式爐可通入多種氣體(氮氣、氫氣等),實現(xiàn)惰性或還原性氣氛下的化學反應。蘇州國產管式爐PSG/BPSG工藝
管式爐實現(xiàn)半導體材料表面改性。成都國產管式爐生產廠家
氧化工藝中管式爐的不可替代性:熱氧化是半導體器件制造的基礎步驟,管式爐在干氧/濕氧氧化中表現(xiàn)優(yōu)異。干氧氧化(如1000°C下生成SiO?)生長速率慢但薄膜致密,適用于柵氧層;濕氧氧化(通入H?O蒸氣)速率快但多孔,常用于場氧隔離。管式爐的多段控溫可精確調節(jié)氧化層的厚度(±0.1 nm),而傳統(tǒng)批次式設計(50–100片/次)仍具成本優(yōu)勢。近年來,部分產線采用快速氧化管式爐(RTO)以縮短周期,但高溫穩(wěn)定性仍依賴傳統(tǒng)爐體結構。成都國產管式爐生產廠家