專(zhuān)利名稱(chēng):半導(dǎo)體快速熱處理系統(tǒng)的石英腔的制作方法
本實(shí)用新型屬于集成電路和半導(dǎo)體器件制造技術(shù)的工藝設(shè)備。
隨著超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，對(duì)其制造工藝的要求越來(lái)越高。為解決瞬時(shí)熱處理這一技術(shù)關(guān)鍵，我們?cè)?985年研制了“離子注入半導(dǎo)體瞬時(shí)退火設(shè)備”，該設(shè)備的石英退火腔包括矩形石英管①、固定于該管中的石墨板②、石英導(dǎo)軌③、可在石英導(dǎo)軌上滑動(dòng)的石英片架④、石英托盤(pán)⑤、推動(dòng)石英片架的石英桿⑥、及矩形石英管外的高頻線圈⑦，如附圖1所示。石墨板和矩形石英管外的高頻線圈組成紅外輻射光源；石英導(dǎo)軌和石英片架、石英托盤(pán)及石英桿組成半導(dǎo)體片的傳動(dòng)系統(tǒng)，可使被處理半導(dǎo)體片快速推至石墨板上方和拉出退火區(qū)，以達(dá)到瞬時(shí)退火之目的，整個(gè)退火過(guò)程是在充 保護(hù)氣體條件下進(jìn)行的(中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?5100131)。該設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)是(1)被處理半導(dǎo)體片升溫快；(2)電激活率高和注入離子再擴(kuò)散小；(3)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，生產(chǎn)效率高；(4)一設(shè)備具有多種用途，除用于瞬時(shí)退火外，還可用于紅外再結(jié)晶、硅化物的形成等瞬時(shí)熱處理。但此設(shè)備仍有不完備之處，如石墨板的輻射能量有相當(dāng)部分白白散失掉了，這不僅浪費(fèi)能源，也影響了半導(dǎo)體片的升溫速率。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種半導(dǎo)體快速熱處理用的石英腔，加快半導(dǎo)體片升溫速率、提高半導(dǎo)體片的加熱均勻性，減小能源消耗。
本實(shí)用新型的技術(shù)特點(diǎn)在于紅外輻射源是感應(yīng)加熱的雙層石墨板，兩層石墨板之間有能使載有半導(dǎo)體片的石英片架順利進(jìn)出的距離，除半導(dǎo)體片進(jìn)出口處外，雙層石墨板用涂有介質(zhì)膜的紅外反射板包封后固定在矩形石英腔內(nèi)，在上層石墨板和紅外反射板上開(kāi)一測(cè)溫孔，此孔應(yīng)開(kāi)在陪片上方，通過(guò)測(cè)量陪片溫度來(lái)確定被處理半導(dǎo)體片的溫度。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖如附圖2所示，雙層石墨板⑧由石英支架⑨固定在涂有介質(zhì)膜的紅外反射板⑩內(nèi)，半導(dǎo)體片可沿石英導(dǎo)軌③送至或拉出兩層石墨板之間的加熱區(qū)(11)。涂有介質(zhì)膜的紅外反射板⑩固定在矩形石英管①內(nèi)。上層石墨板和紅外反射板上開(kāi)測(cè)溫孔(12)。作為紅外輻射源的雙層石墨板對(duì)半導(dǎo)體片兩面加熱，不僅提高了半導(dǎo)體片的升溫速率，也降低了對(duì)石墨板的溫度要求；為不使測(cè)溫孔影響被處理半導(dǎo)體片溫度的均勻性，測(cè)溫孔應(yīng)開(kāi)在陪片上方，通過(guò)校正，由測(cè)得的陪片溫度可準(zhǔn)確地推算出被處理半導(dǎo)體片的溫度；包封在雙層石墨板四周(除半導(dǎo)體片進(jìn)出口處外)的涂有介質(zhì)膜的紅外反射板，既可回收輻射能量，又可防止溫度較低的保護(hù)氣體直接吹石墨板和被處理半導(dǎo)體片，保證半導(dǎo)體片溫度的均勻性。
本實(shí)用新型可用于瞬時(shí)退火、紅外再結(jié)晶和硅化物形成等半導(dǎo)體瞬時(shí)熱處理設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)是(1)半導(dǎo)體片升溫速度快，在與“離子注入半導(dǎo)體瞬時(shí)退火設(shè)備”其它條件相同的情況下使用本石英腔，半導(dǎo)體片從室溫升至1000℃，所需時(shí)間由3秒鐘縮短到2秒鐘以下，(2)大大降低了能耗，如對(duì)6吋硅片加熱到1000℃，在單石墨板情況下，石墨板需加熱到1138℃，而在雙石墨板情況下，石墨板只需加熱到1034℃，單 石墨板輻射能消耗就可降低約38％；又如6吋硅片的退火設(shè)備，不采用紅外反射板包封，硅片退火溫度為1000℃時(shí)，能耗為22KW，而采用紅外反射板包封后，只需6.6KW，能耗降低了70％。而且硅片溫度越高，節(jié)能效果越顯著。
實(shí)施例石墨板的尺寸要大于被處理半導(dǎo)體片的直徑加陪片尺寸之和，兩層石墨板之間要留有使載有半導(dǎo)體片的石英片架順利進(jìn)出的距離，在陪片上方的石墨板和紅外反射板上開(kāi)一測(cè)溫孔。紅外反射板的基片可以采用耐高溫的高純石英板(此材料是半導(dǎo)體工藝設(shè)備中常用材料，在高溫下不會(huì)沾污半導(dǎo)體片)，在石英板兩面先用低壓化學(xué)汽相沉積法(LPCVD)長(zhǎng)上一層多晶硅，然后用氧化法使一部份硅氧化成二氧化硅(或者是用LPCVD再在兩面生長(zhǎng)氧化硅)，最后在二氧化硅上再生長(zhǎng)一層多晶硅。
介質(zhì)膜也可為氮化硅等。介質(zhì)膜的制作也可采用蒸發(fā)、濺射等半導(dǎo)體工藝中的常規(guī)方法。
石墨板的外表面也可涂多晶硅或碳化硅。
附圖(1)是“離子注入半導(dǎo)體瞬時(shí)退火設(shè)備”的石英退火腔的結(jié)構(gòu)示意圖①是矩形石英管②是石墨板③是石英導(dǎo)軌④是石英片架⑤是石英托盤(pán)⑥是石英桿⑦是高頻線圈附圖(2)是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖①是矩形石英管③是石英導(dǎo)軌⑦是高頻線圈⑧是雙層石墨板⑨是石英支架⑩是涂有介質(zhì)膜的紅外反射板(11)是加熱區(qū)(12)是測(cè)溫孔
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體熱處理系統(tǒng)的石英腔，由矩形石英管、石英導(dǎo)軌、石英片架、石英托盤(pán)、石英桿和高頻線圈組成，其特征在于紅外輻射源是感應(yīng)加熱的雙層石墨板，兩層石墨板之間有能使載有半導(dǎo)體片的石英片架順利地進(jìn)出的距離，除石英片架進(jìn)出口處外，雙層石墨板用涂有介質(zhì)膜的紅外反射板包封后固定在矩形石英管內(nèi)，在上層石墨板和紅外反射板上開(kāi)測(cè)溫孔，此孔開(kāi)在陪片上方。
專(zhuān)利摘要
半導(dǎo)體快速熱處理系統(tǒng)的石英腔屬于集成電路和半導(dǎo)體器件制造技術(shù)的工藝設(shè)備。其要點(diǎn)是采用了雙層石墨板作紅外輻射源，并解決了雙層石墨板加熱半導(dǎo)體片測(cè)溫問(wèn)題，雙層石墨板外加裝了涂有介質(zhì)膜的紅外反射板，使半導(dǎo)體片的升溫速率加快，并使能耗降低了70％以上。
文檔編號(hào)H01L21/324GK87202679SQ87202679
公開(kāi)日1988年1月13日 申請(qǐng)日期1987年3月5日
發(fā)明者錢(qián)佩信, 侯東彥, 陳必賢, 馬騰閣, 林惠旺, 李志堅(jiān) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan