提升半导体外延炉的速率可以从提升汽体化学与设备工艺、改进反应室环境和温控、提升转动系统和气体压力等方面进行,以下是简单介绍:
1.提升汽体化学与设备工艺
引进TCS取代传统气动阀门:在氮化硅外延性中,TCS可让生长速度提升到传统式SiH₄工艺技术10倍左右,与此同时明显降低硅滴缺点,需配合H2稀释液(典型性占比1:5~1:10)避免不良反应产生。
微波射频低温等离子协助CVD:激起气体电离,减少反应活化能,硅外延性速度提高200%。
多区温度控制系统:梯度方向加温降低内应力,容许生长发育温度下降50℃,提高速度。
2.改进反应室环境和温控
汽体通道结构调整:选用圆孔板气体分布器,使气体根据小圆孔匀称蔓延到反映地区,确保外延性生长期各个地方反应机理一致,避免因汽体发展不平衡所导致的晶体结构参杂和缺点。
反应室形状内部结构势流提升:根据计算机控制流体力学技术性,剖析气体在反映室内流动性特点,调节反应室构造,使气体流动性更加平稳,降低气体涡旋和滞流地区,进而提升外延生长的均匀度,减少缺点造成概率。
反应室材料种类:采用采用特殊镀层处理的石英石或氮化硅材料反应室,各种材料不但能承受高温环境反映汽体侵蚀,还能够降低杂质释放出来,避免因为反应室原材料引进残渣而造成外延性膜缺点。
反应室清洗预备处理:在每次用前,选用高温烘烤、化学水处理等方式清除反映房间内残余的杂质污染物质,确保反映环境中的纯粹,为高质量外延生长发挥特长。
多区加热技术:在反应室周边设置多个独立控制的加热区,根据调整每一个加温区域输出功率,使反映房间内不同位置的温度分布更加均匀。比如,在平移式反应室中,可以从反应室的前面、中档与后端分别设置加温区,依据环境温度统计数据实时调整各加温区域输出功率,确保整个反映区域内的温度偏差保持在很小范围之内,避免因为温度场所导致的晶体结构变化异常和缺点产生。
发热元件规划布局结构调整:选用更高效的电加热管盘绕方式或应用新式的加热原材料,如高纯石墨加温体等,提升传热效率和温度均匀性。与此同时,在发热元件与反应室之间设置隔热板,降低热量散失和导热不均匀产生的影响,进一步提升温控的精度。
高精密温度感应器与控制系统:配置高性能的温度感应器,实时检测反映室内温度转变,同时将环境温度数据信号发送给自动控制系统。采用先进环境温度控制系统,依据温度偏差调整加热功率,使反应温度能够迅速、平稳地做到预设值,并维持在很小的波动幅度内。