專利名稱：一種氣體預(yù)熱裝置、擴(kuò)散爐及進(jìn)氣預(yù)熱的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氣體預(yù)熱裝置、擴(kuò)散爐及進(jìn)氣預(yù)熱的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件及集成電路的制造是在硅片上進(jìn)行一系列復(fù)雜的化學(xué)或物理操作。爐體設(shè)備在半導(dǎo)體器件及集成電路的制造過程中起著至關(guān)重要的作用。爐體設(shè)備通常被用于熱生長氧化物，如柵氧的形成；離子注入后硅表面的熱退火，薄膜的沉積等。爐體設(shè)備一般分為臥式爐、立式爐及快速熱處理。臥式爐用于早期的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，其由于放置和加熱硅片的石英管是水平放置的，故稱其為臥式爐。從上世紀(jì)90年代初期開始，由于立式爐更易自動化、可改善操作者的安全以及減少顆粒玷污、更好地控制溫度和均勻性，臥式爐開始逐漸被立式爐取代。擴(kuò)散爐作為立式爐的一種主要用于對硅片進(jìn)行擴(kuò)散、氧化、退火、合金及燒結(jié)等工藝。目前擴(kuò)散爐進(jìn)氣時，是將常溫氣體直接通入高溫石英管中，氣體迅速膨脹，影響爐管內(nèi)氣場的均勻性，也會導(dǎo)致溫度場的波動，氣場和溫度場的不均勻性都會影響同一批硅片的擴(kuò)散效果，導(dǎo)致方差電阻的均勻性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氣體預(yù)熱裝置、擴(kuò)散爐及進(jìn)氣預(yù)熱的方法，以解決常溫氣體通入擴(kuò)散爐的高溫反應(yīng)室時使?fàn)t內(nèi)氣場和溫度場發(fā)生變化，導(dǎo)致擴(kuò)散效果較差的問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種氣體預(yù)熱裝置，包括:包含有進(jìn)氣口以及出氣口的氣包，所述氣包的主體表面繞有電熱絲，并且所述電熱絲按照從所述進(jìn)氣口到所述出氣口由疏到密分布；溫度傳感器，固定在所述氣包上；溫控儀，與所述溫度傳感器信號連接；控制元件，其一端與所述溫控儀信號連接，其另一端與所述電熱絲連接?？蛇x的，在氣體預(yù)熱裝置中，所述控制元件包括觸發(fā)器以及電流控制開關(guān)，所述觸發(fā)器的一端與所述溫控儀連接，所述觸發(fā)器的另一端與所述電流控制開關(guān)連接，所述電流控制開關(guān)還與所述電熱絲電連接。可選的，在氣體預(yù)熱裝置中，還包括上位機(jī)，所述上位機(jī)與所述溫控儀連接。可選的，在氣體預(yù)熱裝置中，所述氣包為石英材質(zhì)。本發(fā)明還提供一種擴(kuò)散爐，其進(jìn)口與所述氣體預(yù)熱裝置的出氣口連接?？蛇x的，在氣體預(yù)熱裝置的擴(kuò)散爐中，所述氣體預(yù)熱裝置的數(shù)量為兩個，包括第一氣體預(yù)熱裝置以及第二氣體預(yù)熱裝置，第一氣體預(yù)熱裝置的出氣口以及第二氣體預(yù)熱裝置的出氣口均與擴(kuò)散爐的進(jìn)口連接，所述第一氣體預(yù)熱裝置對氮氣和氧氣的混合氣體進(jìn)行預(yù)熱，所述第二氣體預(yù)熱裝置對氮氣和三氯氧磷的混合氣體進(jìn)行預(yù)熱。本發(fā)明還提供一種擴(kuò)散爐的進(jìn)氣預(yù)熱方法，包括:氣體通過氣包表面繞有的從進(jìn)氣口到出氣口由疏到密分布的電熱絲進(jìn)行均勻緩慢加熱；溫度傳感器測量所述氣包內(nèi)氣體的溫度，并將溫度反饋至溫控儀；所述溫控儀根據(jù)反饋的溫度大小利用控制元件調(diào)節(jié)所述電熱絲電流的大??；所述氣包內(nèi)的氣體溫度達(dá)到擴(kuò)散爐內(nèi)的溫度，將氣體從所述出氣口輸出至所述擴(kuò)散爐的進(jìn)口?？蛇x的，在擴(kuò)散爐的進(jìn)氣預(yù)熱方法中，所述控制元件包括觸發(fā)器以及電流控制開關(guān)，溫度傳感器測量的溫度與設(shè)定溫度不相同時，溫控儀控制所述觸發(fā)器使所述電流控制開關(guān)調(diào)節(jié)所述電熱絲電流的大小直至所述溫度傳感器測量的溫度與設(shè)定溫度相同為止。可選的，在擴(kuò)散爐的進(jìn)氣預(yù)熱方法中，包括兩個氣體預(yù)熱裝置，兩個氣體預(yù)熱裝置對應(yīng)的氣包的出氣口均與所述擴(kuò)散爐的進(jìn)口連接。本發(fā)明提供的氣體預(yù)熱裝置，其中，氣包的主體表面繞有電熱絲，并且電熱絲按照從進(jìn)氣口到出氣口由疏到密分布，能夠使氣體通過進(jìn)氣口后開始緩慢均勻地加熱，最終達(dá)到所需溫度。對氣包內(nèi)的氣體進(jìn)行測溫，測得的信號反饋至溫控儀，溫控儀作出處理改變電熱絲上的電流，達(dá)到能夠?qū)崟r調(diào)整氣包內(nèi)的氣體溫度。本發(fā)明提供的一種氣體預(yù)熱裝置的擴(kuò)散爐，氣包的主體表面繞有電熱絲，并且電熱絲按照從進(jìn)氣口到出氣口由疏到密分布，能夠使氣體通過進(jìn)氣口后開始緩慢均勻地加熱，到達(dá)出氣口時氣體的溫度剛好達(dá)到擴(kuò)散爐內(nèi)的溫度，使擴(kuò)散爐內(nèi)的氣場以及溫度場均勻，最終使硅片獲得良好的擴(kuò)散效果。本發(fā)明提供的擴(kuò)散爐的進(jìn)氣預(yù)熱方法，氣體通過進(jìn)氣口后開始緩慢均勻地加熱，到達(dá)出氣口時氣體的溫度剛好達(dá)到擴(kuò)散爐內(nèi)的溫度，該進(jìn)氣預(yù)熱的方法能夠使擴(kuò)散爐內(nèi)的氣場以及溫度場保持均勻。


圖1是本發(fā)明實施例的氣體預(yù)熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例的擴(kuò)散爐的進(jìn)氣預(yù)熱方法的步驟流程示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的氣體預(yù)熱裝置、擴(kuò)散爐及進(jìn)氣預(yù)熱的方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。本發(fā)明的核心思想在于，本發(fā)明提供的氣體預(yù)熱裝置，其中，氣包的主體表面繞有電熱絲，并且電熱絲按照從進(jìn)氣口到出氣口由疏到密分布，能夠使氣體通過進(jìn)氣口后開始緩慢均勻地加熱，最終達(dá)到所需溫度。對氣包內(nèi)的氣體進(jìn)行測溫，測得的信號反饋至溫控儀，溫控儀作出處理改變電熱絲上的電流，達(dá)到能夠?qū)崟r調(diào)整氣包內(nèi)的氣體溫度。本發(fā)明提供的一種氣體預(yù)熱裝置的擴(kuò)散爐，氣包的主體表面繞有電熱絲，并且電熱絲按照從進(jìn)氣口到出氣口由疏到密分布，能夠使氣體通過進(jìn)氣口后開始緩慢均勻地加熱，到達(dá)出氣口時氣體的溫度剛好達(dá)到擴(kuò)散爐內(nèi)的溫度，使擴(kuò)散爐內(nèi)的氣場以及溫度場均勻，最終使硅片獲得良好的擴(kuò)散效果。本發(fā)明提供的擴(kuò)散爐的進(jìn)氣預(yù)熱方法，氣體通過進(jìn)氣口后開始緩慢均勻地加熱，到達(dá)出氣口時氣體的溫度剛好達(dá)到擴(kuò)散爐內(nèi)的溫度，該進(jìn)氣預(yù)熱的方法能夠使擴(kuò)散爐內(nèi)的氣場以及溫度場保持均勻。圖1是本發(fā)明實施例的氣體預(yù)熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖1，本發(fā)明提供一種氣體預(yù)熱裝置，包括:包含有進(jìn)氣口 11以及出氣口 12的氣包10，所述氣包10的主體表面繞有電熱絲13，并且所述電熱絲13按照從所述進(jìn)氣口 11到所述出氣口 12由疏到密分布；溫度傳感器14，固定在所述氣包10上；溫控儀15，與所述溫度傳感器14信號連接；控制元件，其一端與所述溫控儀15信號連接，其另一端與所述電熱絲13連接。在本實施例中，所述控制元件包括觸發(fā)器16以及電流控制開關(guān)17，所述觸發(fā)器16的一端與所述溫控儀15連接，所述觸發(fā)器16的另一端與所述電流控制開關(guān)17連接，所述電流控制開關(guān)17還與所述電熱絲13電連接。溫控儀15獲取溫度傳感器14的溫度，并通過觸發(fā)器16以及電流控制開關(guān)17調(diào)節(jié)電熱絲13電流大小，使氣包出氣口 12的氣體溫度達(dá)到所需溫度?？蛇x的，在氣體預(yù)熱裝置中，還包括上位機(jī)18，所述上位機(jī)18與所述溫控儀15連接。溫控儀15與上位機(jī)18實現(xiàn)通 訊，以利于更精確的控制?？蛇x的，在氣體預(yù)熱裝置中，所述氣包為石英材質(zhì)，保證氣體在氣包內(nèi)的穩(wěn)定狀態(tài)。本發(fā)明還提供一種擴(kuò)散爐，其進(jìn)口與所述氣體預(yù)熱裝置的出氣口連接。在本實施例中，所述氣體預(yù)熱裝置的數(shù)量為兩個，包括第一氣體預(yù)熱裝置以及第二氣體預(yù)熱裝置，第一氣體預(yù)熱裝置的出氣口以及第二氣體預(yù)熱裝置的出氣口均與擴(kuò)散爐的進(jìn)口連接，所述第一氣體預(yù)熱裝置對氮氣和氧氣的混合氣體進(jìn)行預(yù)熱，所述第二氣體預(yù)熱裝置對氮氣和三氯氧磷的混合氣體進(jìn)行預(yù)熱。圖2是本發(fā)明實施例的擴(kuò)散爐的進(jìn)氣預(yù)熱方法的步驟流程示意圖。參照圖2，本發(fā)明還提供一種擴(kuò)散爐的進(jìn)氣預(yù)熱方法，包括:S21、氣體通過氣包表面繞有的從進(jìn)氣口到出氣口由疏到密分布的電熱絲進(jìn)行均勻緩慢加熱；S22、溫度傳感器測量所述氣包內(nèi)氣體的溫度，并將溫度反饋至溫控儀；S23、所述溫控儀根據(jù)反饋的溫度大小利用控制元件調(diào)節(jié)所述電熱絲電流的大小;S24、所述氣包內(nèi)的氣體溫度達(dá)到擴(kuò)散爐內(nèi)的溫度，將氣體從所述出氣口輸出至所述擴(kuò)散爐的進(jìn)口。在擴(kuò)散爐的進(jìn)氣預(yù)熱方法中，所述控制元件包括觸發(fā)器以及電流控制開關(guān)，溫度傳感器測量的溫度與設(shè)定溫度不相同時，溫控儀控制所述觸發(fā)器使所述電流控制開關(guān)調(diào)節(jié)所述電熱絲電流的大小直至所述溫度傳感器測量的溫度與設(shè)定溫度相同為止。上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種氣體預(yù)熱裝置，其特征在于，包括: 包含有進(jìn)氣口以及出氣口的氣包，所述氣包的主體表面繞有電熱絲，并且所述電熱絲按照從所述進(jìn)氣口到所述出氣口由疏到密分布； 溫度傳感器，固定在所述氣包上； 溫控儀，與所述溫度傳感器信號連接； 控制元件，其一端與所述溫控儀信號連接，其另一端與所述電熱絲連接。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體預(yù)熱裝置，其特征在于，所述控制元件包括觸發(fā)器以及電流控制開關(guān)，所述觸發(fā)器的一端與所述溫控儀連接，所述觸發(fā)器的另一端與所述電流控制開關(guān)連接，所述電流控制開關(guān)還與所述電熱絲電連接。
3.如權(quán)利要求1所述的氣體預(yù)熱裝置，其特征在于，還包括上位機(jī)，所述上位機(jī)與所述溫控儀連接。
4.如權(quán)利要求1所述的氣體預(yù)熱裝置，其特征在于，所述氣包為石英材質(zhì)。
5.一種擴(kuò)散爐，其特征在于，其進(jìn)口與如權(quán)利要求1至4中任一項所述氣體預(yù)熱裝置的出氣口連接。
6.如權(quán)利要求5所述的擴(kuò)散爐，其特征在于，所述氣體預(yù)熱裝置的數(shù)量為兩個，包括第一氣體預(yù)熱裝置以及第二氣體預(yù)熱裝置，所述第一氣體預(yù)熱裝置的出氣口以及所述第二氣體預(yù)熱裝置的出氣口均與所述擴(kuò)散爐的進(jìn)口連接，所述第一氣體預(yù)熱裝置對氮氣和氧氣的混合氣體進(jìn)行預(yù)熱，所述第二氣體預(yù)熱裝置對氮氣和三氯氧磷的混合氣體進(jìn)行預(yù)熱。
7.—種如權(quán)利要求5所述的擴(kuò)散爐的進(jìn)氣預(yù)熱方法，其特征在于，包括: 氣體通過氣包表面繞有的從進(jìn)氣口到出氣口由疏到密分布的電熱絲進(jìn)行均勻緩慢加執(zhí).溫度傳感器測量所述氣包內(nèi)氣體的溫度，并將溫度反饋至溫控儀； 所述溫控儀根據(jù)反饋的溫度大小利用控制元件調(diào)節(jié)所述電熱絲電流的大小； 所述氣包內(nèi)的氣體溫度達(dá)到擴(kuò)散爐內(nèi)的溫度，將氣體從所述出氣口輸出至所述擴(kuò)散爐的進(jìn)口。
8.如權(quán)利要求7所述的擴(kuò)散爐的進(jìn)氣預(yù)熱方法，其特征在于，所述控制元件包括觸發(fā)器以及電流控制開關(guān)，溫度傳感器測量的溫度與設(shè)定溫度不相同時，溫控儀控制所述觸發(fā)器使所述電流控制開關(guān)調(diào)節(jié)所述電熱絲電流的大小直至所述溫度傳感器測量的溫度與設(shè)定溫度相同為止。
9.如權(quán)利要求7所述的擴(kuò)散爐的進(jìn)氣預(yù)熱方法，其特征在于，包括兩個氣體預(yù)熱裝置，兩個氣體預(yù)熱裝置對應(yīng)的氣包的出氣口均與所述擴(kuò)散爐的進(jìn)口連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氣體預(yù)熱裝置，包括包含有進(jìn)氣口以及出氣口的氣包，氣包的主體表面繞有電熱絲，并且電熱絲按照從進(jìn)氣口到出氣口由疏到密分布；溫度傳感器，固定在氣包上；溫控儀，與溫度傳感器信號連接；控制元件，其一端與溫控儀信號連接，其另一端與電熱絲連接；本發(fā)明還提供一種氣體預(yù)熱裝置的擴(kuò)散爐，擴(kuò)散爐的進(jìn)口與出氣口連接；本發(fā)明還提供擴(kuò)散爐的進(jìn)氣預(yù)熱方法。本發(fā)明提供的氣體預(yù)熱裝置，氣包的主體表面繞有電熱絲，并且電熱絲按照從進(jìn)氣口到出氣口由疏到密分布，能夠使氣體通過進(jìn)氣口后開始緩慢均勻地加熱，最終達(dá)到所需溫度。
文檔編號H01L21/67GK103243393SQ201310163639
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月6日
發(fā)明者陸利新, 陳榮蓮, 杜鵬程 申請人:上海煦康電子科技有限公司