市面上的卧式扩散炉是什么样的

        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，从而得到安全保护。

        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）保护，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模块实现电力控制，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%的进口温控模块，高端扩散炉制造商甚至使用控制精度为0.05%的温度控制模块，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。