提升半導(dǎo)體外延爐的速率可以從提升汽體化學(xué)與設(shè)備工藝、改進反應(yīng)室環(huán)境和溫控、提升轉(zhuǎn)動系統(tǒng)和氣體壓力等方面進行,以下是簡單介紹:
1.提升汽體化學(xué)與設(shè)備工藝
引進TCS取代傳統(tǒng)氣動閥門:在氮化硅外延性中,TCS可讓生長速度提升到傳統(tǒng)式SiH?工藝技術(shù)10倍左右,與此同時明顯降低硅滴缺點,需配合H2稀釋液(典型性占比1:5~1:10)避免不良反應(yīng)產(chǎn)生。
微波射頻低溫等離子協(xié)助CVD:激起氣體電離,減少反應(yīng)活化能,硅外延性速度提高200%。
多區(qū)溫度控制系統(tǒng):梯度方向加溫降低內(nèi)應(yīng)力,容許生長發(fā)育溫度下降50℃,提高速度。
2.改進反應(yīng)室環(huán)境和溫控
汽體通道結(jié)構(gòu)調(diào)整:選用圓孔板氣體分布器,使氣體根據(jù)小圓孔勻稱蔓延到反映地區(qū),確保外延性生長期各個地方反應(yīng)機理一致,避免因汽體發(fā)展不平衡所導(dǎo)致的晶體結(jié)構(gòu)參雜和缺點。
反應(yīng)室形狀內(nèi)部結(jié)構(gòu)勢流提升:根據(jù)計算機控制流體力學(xué)技術(shù)性,剖析氣體在反映室內(nèi)流動性特點,調(diào)節(jié)反應(yīng)室構(gòu)造,使氣體流動性更加平穩(wěn),降低氣體渦旋和滯流地區(qū),進而提升外延生長的均勻度,減少缺點造成概率。
反應(yīng)室材料種類:采用采用特殊鍍層處理的石英石或氮化硅材料反應(yīng)室,各種材料不但能承受高溫環(huán)境反映汽體侵蝕,還能夠降低雜質(zhì)釋放出來,避免因為反應(yīng)室原材料引進殘渣而造成外延性膜缺點。
反應(yīng)室清洗預(yù)備處理:在每次用前,選用高溫烘烤、化學(xué)水處理等方式清除反映房間內(nèi)殘余的雜質(zhì)污染物質(zhì),確保反映環(huán)境中的純粹,為高質(zhì)量外延生長發(fā)揮特長。
多區(qū)加熱技術(shù):在反應(yīng)室周邊設(shè)置多個獨立控制的加熱區(qū),根據(jù)調(diào)整每一個加溫區(qū)域輸出功率,使反映房間內(nèi)不同位置的溫度分布更加均勻。比如,在平移式反應(yīng)室中,可以從反應(yīng)室的前面、中檔與后端分別設(shè)置加溫區(qū),依據(jù)環(huán)境溫度統(tǒng)計數(shù)據(jù)實時調(diào)整各加溫區(qū)域輸出功率,確保整個反映區(qū)域內(nèi)的溫度偏差保持在很小范圍之內(nèi),避免因為溫度場所導(dǎo)致的晶體結(jié)構(gòu)變化異常和缺點產(chǎn)生。
發(fā)熱元件規(guī)劃布局結(jié)構(gòu)調(diào)整:選用更高效的電加熱管盤繞方式或應(yīng)用新式的加熱原材料,如高純石墨加溫體等,提升傳熱效率和溫度均勻性。與此同時,在發(fā)熱元件與反應(yīng)室之間設(shè)置隔熱板,降低熱量散失和導(dǎo)熱不均勻產(chǎn)生的影響,進一步提升溫控的精度。
高精密溫度感應(yīng)器與控制系統(tǒng):配置高性能的溫度感應(yīng)器,實時檢測反映室內(nèi)溫度轉(zhuǎn)變,同時將環(huán)境溫度數(shù)據(jù)信號發(fā)送給自動控制系統(tǒng)。采用先進環(huán)境溫度控制系統(tǒng),依據(jù)溫度偏差調(diào)整加熱功率,使反應(yīng)溫度能夠迅速、平穩(wěn)地做到預(yù)設(shè)值,并維持在很小的波動幅度內(nèi)。