[发明专利]一种气体预热装置、扩散炉及进气预热的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种气体预热装置、扩散炉及进气预热的方法。

背景技术

半导体器件及集成电路的制造是在硅片上进行一系列复杂的化学或物理操作。炉体设备在半导体器件及集成电路的制造过程中起着至关重要的作用。炉体设备通常被用于热生长氧化物，如栅氧的形成；离子注入后硅表面的热退火，薄膜的沉积等。

炉体设备一般分为卧式炉、立式炉及快速热处理。卧式炉用于早期的半导体产业，其由于放置和加热硅片的石英管是水平放置的，故称其为卧式炉。

从上世纪90年代初期开始，由于立式炉更易自动化、可改善操作者的安全以及减少颗粒玷污、更好地控制温度和均匀性，卧式炉开始逐渐被立式炉取代。

扩散炉作为立式炉的一种主要用于对硅片进行扩散、氧化、退火、合金及烧结等工艺。目前扩散炉进气时，是将常温气体直接通入高温石英管中，气体迅速膨胀，影响炉管内气场的均匀性，也会导致温度场的波动，气场和温度场的不均匀性都会影响同一批硅片的扩散效果，导致方差电阻的均匀性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体预热装置、扩散炉及进气预热的方法，以解决常温气体通入扩散炉的高温反应室时使炉内气场和温度场发生变化，导致扩散效果较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种气体预热装置，包括：包含有进气口以及出气口的气包，所述气包的主体表面绕有电热丝，并且所述电热丝按照从所述进气口到所述出气口由疏到密分布；温度传感器，固定在所述气包上；温控仪，与所述温度传感器信号连接；控制元件，其一端与所述温控仪信号连接，其另一端与所述电热丝连接。

可选的，在气体预热装置中，所述控制元件包括触发器以及电流控制开关，所述触发器的一端与所述温控仪连接，所述触发器的另一端与所述电流控制开关连接，所述电流控制开关还与所述电热丝电连接。

可选的，在气体预热装置中，还包括上位机，所述上位机与所述温控仪连接。

可选的，在气体预热装置中，所述气包为石英材质。

本发明还提供一种扩散炉，其进口与所述气体预热装置的出气口连接。

可选的，在气体预热装置的扩散炉中，所述气体预热装置的数量为两个，包括第一气体预热装置以及第二气体预热装置，第一气体预热装置的出气口以及第二气体预热装置的出气口均与扩散炉的进口连接，所述第一气体预热装置对氮气和氧气的混合气体进行预热，所述第二气体预热装置对氮气和三氯氧磷的混合气体进行预热。

本发明还提供一种扩散炉的进气预热方法，包括：气体通过气包表面绕有的从进气口到出气口由疏到密分布的电热丝进行均匀缓慢加热；温度传感器测量所述气包内气体的温度，并将温度反馈至温控仪；所述温控仪根据反馈的温度大小利用控制元件调节所述电热丝电流的大小；所述气包内的气体温度达到扩散炉内的温度，将气体从所述出气口输出至所述扩散炉的进口。

可选的，在扩散炉的进气预热方法中，所述控制元件包括触发器以及电流控制开关，温度传感器测量的温度与设定温度不相同时，温控仪控制所述触发器使所述电流控制开关调节所述电热丝电流的大小直至所述温度传感器测量的温度与设定温度相同为止。

可选的，在扩散炉的进气预热方法中，包括两个气体预热装置，两个气体预热装置对应的气包的出气口均与所述扩散炉的进口连接。

本发明提供的气体预热装置，其中，气包的主体表面绕有电热丝，并且电热丝按照从进气口到出气口由疏到密分布，能够使气体通过进气口后开始缓慢均匀地加热，最终达到所需温度。对气包内的气体进行测温，测得的信号反馈至温控仪，温控仪作出处理改变电热丝上的电流，达到能够实时调整气包内的气体温度。

本发明提供的一种气体预热装置的扩散炉，气包的主体表面绕有电热丝，并且电热丝按照从进气口到出气口由疏到密分布，能够使气体通过进气口后开始缓慢均匀地加热，到达出气口时气体的温度刚好达到扩散炉内的温度，使扩散炉内的气场以及温度场均匀，最终使硅片获得良好的扩散效果。

本发明提供的扩散炉的进气预热方法，气体通过进气口后开始缓慢均匀地加热，到达出气口时气体的温度刚好达到扩散炉内的温度，该进气预热的方法能够使扩散炉内的气场以及温度场保持均匀。

附图说明

图1是本发明实施例的气体预热装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的扩散炉的进气预热方法的步骤流程示意图。

具体实施方式