專利名稱：熱氧化勻流隔熱散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于微電子工藝中的裝置，尤其涉及一種微電子工藝中熱氧化的裝置。
背景技術(shù)：
氫氧合成氧化以氧化速度快、氧化層質(zhì)量高、沾污水平低、工藝簡單、可靠等優(yōu)點，在VLSI(現(xiàn)代大規(guī)模集成電路)工藝中得到普遍應(yīng)用。一般來說，氫氧合成氧化設(shè)備分為預(yù)燃室式和內(nèi)燃式兩種。前者，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要專用預(yù)燃室及其控制部件，多用于大尺寸硅片的氧化，其氧化均勻性好；后者，結(jié)構(gòu)簡單，是在一般的氧化爐進氣端直接插入氫氣噴管，無需專用部件。雖然，這種內(nèi)燃結(jié)構(gòu)的氧化方式，通用性強。但將其用于大口徑爐管時，由于氫氣流量大，氫氣火焰功率大，破壞了擴散爐內(nèi)的溫度分布，造成氧化均勻性較差片內(nèi)和片間氧化層厚度偏差大于±15％，適當?shù)販p小氫氣流量或使溫區(qū)傾斜，可將氧化層厚度偏差減小到±10％，這仍然是現(xiàn)代VLSI工藝所不能接受的。并且，當溫度較低(800-1000℃)時，氧化均勻性會更差。而這一溫度在現(xiàn)代VLSI工藝中是經(jīng)常用到的。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于解決在大口徑爐管進行內(nèi)燃使氫氧合成氧化時氧化均勻性較差的問題，提供一種能夠提高氧化均勻性的勻流隔熱散熱裝置。
本實用新型的熱氧化勻流隔熱散熱裝置，包括分流反射面，勻流增壓板，分流反射面和勻流增壓板分別連接于連接架兩端，分流反射面為半球面結(jié)構(gòu)；分流增壓板上開有通氣孔；分流反射面和勻流增壓板之間的連接架上開有片槽，放置硅片。
上述分流增壓板為圓形板，板面上均勻開設(shè)通氣孔。
上述分流增壓板的直徑大于所述分流反射面的球面半徑。
上述分流反射面、勻流增壓板和連接架采用石英或碳化硅材料制作。
本實用新型針對在大口徑爐管進行氫氧合成氧化時氧化均勻性較差的問題，從流體力學和傳熱學的角度，分析了在大口徑氧化爐中，采用內(nèi)燃結(jié)構(gòu)進行氫氧合成氧化，造成硅片氧化層厚度不均勻的原因；根據(jù)流體力學和傳熱學的原理，提出了解決這一問題的方案。
本實用新型的原理是a、把過熱氣流導(dǎo)向爐管壁，使其充分散熱。因為，與爐管壁交換熱量是過熱氣流唯一的散熱途徑；b、讓擴散爐邊段電偶正確地反應(yīng)出爐內(nèi)過熱的情況，通過改變邊段加熱功率來平衡氫焰帶入的熱量；c、要擋住并吸收氫焰發(fā)出的紅外輻射，使其不能射入恒溫區(qū)。從上述三個原則出發(fā)，并依據(jù)流體力學和傳熱學的原理，本發(fā)明實用新型設(shè)計了一種熱氧化勻流隔熱散熱裝置，如圖1所示。實驗表明，這一裝置的使用，使內(nèi)燃結(jié)構(gòu)氫氧合成氧化的均勻度從大于±15％提高到小于±2.5％的水平。
本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，不需要對擴散爐進行任何改造、使用后的效果非常明顯。使用勻流隔熱散熱裝置后內(nèi)燃式氫氧合成氧化均勻度從大于±15％提高到小于±2.5％。由于較全面地分析了問題產(chǎn)生的原因，并且，在設(shè)計時對各因素均有所考慮，因此，較好地解決了內(nèi)燃結(jié)構(gòu)用于大管徑氧化爐進行氫氧合成氧化，造成氧化層厚度不均勻的問題，為提高氫氧合成氧化工藝的質(zhì)量提供了一種簡便、有效、低成本的解決方案。


圖1本實用新型的勻流隔熱散熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖(a)測視圖(b)剖面圖1-勻流增壓板；2-硅片組；3-勻流增壓板上的開孔圓孔；4-分流反射面與勻流增壓板間的連接架；5-球面擋板-分流反射面圖2本實用新型的勻流隔熱散熱裝置使用狀態(tài)示意圖6-擴散爐的石英爐管；7-擴散爐加熱體；8-被氧化硅片；9-擴散爐邊段測溫熱電偶；10-勻流隔熱散熱裝置；11-氫氣燃燒火焰；12-氫氣槍實施方案本實用新型的勻流隔熱散熱裝置采用石英或碳化硅材料制作，朝向氫氣火焰的一端為半球面擋板—分流反射面；另一端為直徑較大的、均勻分布著多個圓孔的圓形板—勻流增壓板；連接分流反射面與勻流增壓板的兩條支架上開有片槽，用于放置硅片。使用時分流反射面朝向氫焰，見圖2。分流反射面的主要作用是把過熱氣流導(dǎo)向爐管壁，采用球面結(jié)構(gòu)可以使高溫氣流均勻散開，避免分流反射面局部過熱而被燒熔。另外，球面也可以將部分紅外輻射散射掉。分流反射面后放置一組硅片，來形成影響氣流運動的“阻擋墻”；熱氣流經(jīng)過時，會因受到突然約束而產(chǎn)生旋渦擾動，擾動越強放熱就越強烈。由于硅片對紅外吸收率比較高，氫焰的輻射在此處被吸收轉(zhuǎn)換為熱，通過氣流進行熱交換；因此，這組硅片具有雙重作用。硅片組后的勻流增壓板有三個作用，一是減小氣流的流通面積，增強迎氣流面的局部壓力，延長氣流的換熱時間以提高換熱效率；二是使部分仍過熱的氣流散開沿爐管壁運動，以引起擴散爐邊段電偶的反應(yīng)，控制邊端加熱功率，對過熱氣流的熱量進行實時“補償”；三是板上均勻分布的圓孔可以使氣流較均勻地進入恒溫區(qū)。勻流隔熱散熱裝置的作用總結(jié)如下(1)把氫焰產(chǎn)生的過熱氣流導(dǎo)向爐管壁，并加以擾動，使其充分放熱；(2)引起邊控電偶對熱氣流的反應(yīng)，通過實時功率調(diào)整“補償”多余熱量；(3)對氫焰輻射進行反射和吸收。
本實用新型的裝置適合在爐管直徑90～180毫米擴散爐中進行內(nèi)燃式氫氧合成氧化。如圖1、2所示，勻流增壓板直徑120毫米，硅片組的硅片直徑100毫米，勻流增壓板上的開孔圓孔七孔均布，分流反射面與勻流增壓板間的連接架長120毫米，上開有片槽，放置硅片，球面擋板—分流反射面為直徑110毫米的半球，在爐管直徑為140毫米的擴散爐中對150個硅片(直徑100毫米)進行厚度分別為80納米和800納米的氧化時，勻流隔熱散熱裝置球面擋板距噴口約15～20cm，勻流增壓板距邊段電偶約5cm，使用石英材料的勻流隔熱散熱裝置前后，氧化厚度的五點測量結(jié)果。(3號位置靠爐口，148號位置靠氫氣火焰端)

本實用新型的簡單實用、低成本的裝置能夠明顯地改善氫氧合成氧化的均勻性，為集成電路的氧化工藝提供了一種有效的加工方法。
權(quán)利要求1.一種熱氧化勻流隔熱散熱裝置，包括分流反射面，勻流增壓板，分流反射面和勻流增壓板分別連接于連接架兩端，其特征在于所述分流反射面為半球面結(jié)構(gòu)；所述分流增壓板上開有通氣孔；所述分流反射面和勻流增壓板之間的連接架上開有片槽，放置硅片。
2.如權(quán)利要求1所述的熱氧化勻流隔熱散熱裝置，其特征在于所述分流增壓板為圓形板，板面上均勻開設(shè)通氣孔。
3.如權(quán)利要求2所述的熱氧化勻流隔熱散熱裝置，其特征在于所述分流增壓板的直徑大于所述分流反射面的球面半徑。
4.如權(quán)利要求1所述的熱氧化勻流隔熱散熱裝置，其特征在于所述分流反射面、勻流增壓板和連接架采用石英或碳化硅材料制作。
專利摘要本實用新型涉及一種熱氧化勻流隔熱散熱裝置，包括分流反射面，勻流增壓板，分流反射面和勻流增壓板分別連接于連接架兩端，分流反射面為半球面結(jié)構(gòu)；勻流增壓板上開有通氣孔；分流反射面和勻流增壓板之間的連接架上開有片槽，放置硅片。本裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，不需要對氧化爐進行任何改造。使用勻流隔熱散熱裝置后氧化均勻度從大于±15％提高到小于±2.5％。解決了內(nèi)燃結(jié)構(gòu)用于大管徑氧化爐進行氫氧合成氧化，造成氧化層厚度不均勻的問題，為提高氫氧合成氧化工藝的質(zhì)量提供了一種簡便、有效、低成本的解決方案?？蓮V泛應(yīng)用于現(xiàn)代大規(guī)模集成電路工藝中。
文檔編號H01L21/00GK2632847SQ0326641
公開日2004年8月11日 申請日期2003年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月30日
發(fā)明者張霞 申請人:北京廣播學院