專利名稱：一種氣體預熱裝置、擴散爐及進氣預熱的方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種氣體預熱裝置、擴散爐及進氣預熱的方法。
背景技術：
半導體器件及集成電路的制造是在硅片上進行一系列復雜的化學或物理操作。爐體設備在半導體器件及集成電路的制造過程中起著至關重要的作用。爐體設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體產業，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。擴散爐作為立式爐的一種主要用于對硅片進行擴散、氧化、退火、合金及燒結等工藝。目前擴散爐進氣時，是將常溫氣體直接通入高溫石英管中，氣體迅速膨脹，影響爐管內氣場的均勻性，也會導致溫度場的波動，氣場和溫度場的不均勻性都會影響同一批硅片的擴散效果，導致方差電阻的均勻性較差。
發明內容
本發明的目的在于提供一種氣體預熱裝置、擴散爐及進氣預熱的方法，以解決常溫氣體通入擴散爐的高溫反應室時使爐內氣場和溫度場發生變化，導致擴散效果較差的問題。
為解決上述技術問題，本發明提供一種氣體預熱裝置，包括:包含有進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。可選的，在氣體預熱裝置中，所述控制元件包括觸發器以及電流控制開關，所述觸發器的一端與所述溫控儀連接，所述觸發器的另一端與所述電流控制開關連接，所述電流控制開關還與所述電熱絲電連接。可選的，在氣體預熱裝置中，還包括上位機，所述上位機與所述溫控儀連接。可選的，在氣體預熱裝置中，所述氣包為石英材質。本發明還提供一種擴散爐，其進口與所述氣體預熱裝置的出氣口連接。可選的，在氣體預熱裝置的擴散爐中，所述氣體預熱裝置的數量為兩個，包括第一氣體預熱裝置以及第二氣體預熱裝置，第一氣體預熱裝置的出氣口以及第二氣體預熱裝置的出氣口均與擴散爐的進口連接，所述第一氣體預熱裝置對氮氣和氧氣的混合氣體進行預熱，所述第二氣體預熱裝置對氮氣和三氯氧磷的混合氣體進行預熱。本發明還提供一種擴散爐的進氣預熱方法，包括:氣體通過氣包表面繞有的從進氣口到出氣口由疏到密分布的電熱絲進行均勻緩慢加熱；溫度傳感器測量所述氣包內氣體的溫度，并將溫度反饋至溫控儀；所述溫控儀根據反饋的溫度大小利用控制元件調節所述電熱絲電流的大小；所述氣包內的氣體溫度達到擴散爐內的溫度，將氣體從所述出氣口輸出至所述擴散爐的進口。可選的，在擴散爐的進氣預熱方法中，所述控制元件包括觸發器以及電流控制開關，溫度傳感器測量的溫度與設定溫度不相同時，溫控儀控制所述觸發器使所述電流控制開關調節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定溫度相同為止。可選的，在擴散爐的進氣預熱方法中，包括兩個氣體預熱裝置，兩個氣體預熱裝置對應的氣包的出氣口均與所述擴散爐的進口連接。本發明提供的氣體預熱裝置，其中，氣包的主體表面繞有電熱絲，并且電熱絲按照從進氣口到出氣口由疏到密分布，能夠使氣體通過進氣口后開始緩慢均勻地加熱，最終達到所需溫度。對氣包內的氣體進行測溫，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，達到能夠實時調整氣包內的氣體溫度。本發明提供的一種氣體預熱裝置的擴散爐，氣包的主體表面繞有電熱絲，并且電熱絲按照從進氣口到出氣口由疏到密分布，能夠使氣體通過進氣口后開始緩慢均勻地加熱，到達出氣口時氣體的溫度剛好達到擴散爐內的溫度，使擴散爐內的氣場以及溫度場均勻，最終使硅片獲得良好的擴散效果。本發明提供的擴散爐的進氣預熱方法，氣體通過進氣口后開始緩慢均勻地加熱，到達出氣口時氣體的溫度剛好達到擴散爐內的溫度，該進氣預熱的方法能夠使擴散爐內的氣場以及溫度場保持均勻。
圖1是本發明實施例的氣體預熱裝置的結構示意圖；圖2是本發明實施例的擴散爐的進氣預熱方法的步驟流程示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的氣體預熱裝置、擴散爐及進氣預熱的方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。本發明的核心思想在于，本發明提供的氣體預熱裝置，其中，氣包的主體表面繞有電熱絲，并且電熱絲按照從進氣口到出氣口由疏到密分布，能夠使氣體通過進氣口后開始緩慢均勻地加熱，最終達到所需溫度。對氣包內的氣體進行測溫，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，達到能夠實時調整氣包內的氣體溫度。本發明提供的一種氣體預熱裝置的擴散爐，氣包的主體表面繞有電熱絲，并且電熱絲按照從進氣口到出氣口由疏到密分布，能夠使氣體通過進氣口后開始緩慢均勻地加熱，到達出氣口時氣體的溫度剛好達到擴散爐內的溫度，使擴散爐內的氣場以及溫度場均勻，最終使硅片獲得良好的擴散效果。本發明提供的擴散爐的進氣預熱方法，氣體通過進氣口后開始緩慢均勻地加熱，到達出氣口時氣體的溫度剛好達到擴散爐內的溫度，該進氣預熱的方法能夠使擴散爐內的氣場以及溫度場保持均勻。圖1是本發明實施例的氣體預熱裝置的結構示意圖。參照圖1，本發明提供一種氣體預熱裝置，包括:包含有進氣口 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器16以及電流控制開關17，所述觸發器16的一端與所述溫控儀15連接，所述觸發器16的另一端與所述電流控制開關17連接，所述電流控制開關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，并通過觸發器16以及電流控制開關17調節電熱絲13電流大小，使氣包出氣口 12的氣體溫度達到所需溫度。可選的，在氣體預熱裝置中，還包括上位機18，所述上位機18與所述溫控儀15連接。溫控儀15與上位機18實現通 訊，以利于更精確的控制。可選的，在氣體預熱裝置中，所述氣包為石英材質，保證氣體在氣包內的穩定狀態。本發明還提供一種擴散爐，其進口與所述氣體預熱裝置的出氣口連接。在本實施例中，所述氣體預熱裝置的數量為兩個，包括第一氣體預熱裝置以及第二氣體預熱裝置，第一氣體預熱裝置的出氣口以及第二氣體預熱裝置的出氣口均與擴散爐的進口連接，所述第一氣體預熱裝置對氮氣和氧氣的混合氣體進行預熱，所述第二氣體預熱裝置對氮氣和三氯氧磷的混合氣體進行預熱。圖2是本發明實施例的擴散爐的進氣預熱方法的步驟流程示意圖。參照圖2，本發明還提供一種擴散爐的進氣預熱方法，包括:S21、氣體通過氣包表面繞有的從進氣口到出氣口由疏到密分布的電熱絲進行均勻緩慢加熱；S22、溫度傳感器測量所述氣包內氣體的溫度，并將溫度反饋至溫控儀；S23、所述溫控儀根據反饋的溫度大小利用控制元件調節所述電熱絲電流的大小;S24、所述氣包內的氣體溫度達到擴散爐內的溫度，將氣體從所述出氣口輸出至所述擴散爐的進口。在擴散爐的進氣預熱方法中，所述控制元件包括觸發器以及電流控制開關，溫度傳感器測量的溫度與設定溫度不相同時，溫控儀控制所述觸發器使所述電流控制開關調節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定溫度相同為止。上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，并非對本發明范圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍。
權利要求
1.一種氣體預熱裝置，其特征在于，包括: 包含有進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.如權利要求1所述的氣體預熱裝置，其特征在于，所述控制元件包括觸發器以及電流控制開關，所述觸發器的一端與所述溫控儀連接，所述觸發器的另一端與所述電流控制開關連接，所述電流控制開關還與所述電熱絲電連接。
3.如權利要求1所述的氣體預熱裝置，其特征在于，還包括上位機，所述上位機與所述溫控儀連接。
4.如權利要求1所述的氣體預熱裝置，其特征在于，所述氣包為石英材質。
5.一種擴散爐，其特征在于，其進口與如權利要求1至4中任一項所述氣體預熱裝置的出氣口連接。
6.如權利要求5所述的擴散爐，其特征在于，所述氣體預熱裝置的數量為兩個，包括第一氣體預熱裝置以及第二氣體預熱裝置，所述第一氣體預熱裝置的出氣口以及所述第二氣體預熱裝置的出氣口均與所述擴散爐的進口連接，所述第一氣體預熱裝置對氮氣和氧氣的混合氣體進行預熱，所述第二氣體預熱裝置對氮氣和三氯氧磷的混合氣體進行預熱。
7.—種如權利要求5所述的擴散爐的進氣預熱方法，其特征在于，包括: 氣體通過氣包表面繞有的從進氣口到出氣口由疏到密分布的電熱絲進行均勻緩慢加執.溫度傳感器測量所述氣包內氣體的溫度，并將溫度反饋至溫控儀； 所述溫控儀根據反饋的溫度大小利用控制元件調節所述電熱絲電流的大小； 所述氣包內的氣體溫度達到擴散爐內的溫度，將氣體從所述出氣口輸出至所述擴散爐的進口。
8.如權利要求7所述的擴散爐的進氣預熱方法，其特征在于，所述控制元件包括觸發器以及電流控制開關，溫度傳感器測量的溫度與設定溫度不相同時，溫控儀控制所述觸發器使所述電流控制開關調節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定溫度相同為止。
9.如權利要求7所述的擴散爐的進氣預熱方法，其特征在于，包括兩個氣體預熱裝置，兩個氣體預熱裝置對應的氣包的出氣口均與所述擴散爐的進口連接。
全文摘要
本發明提供一種氣體預熱裝置，包括包含有進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；本發明還提供一種氣體預熱裝置的擴散爐，擴散爐的進口與出氣口連接；本發明還提供擴散爐的進氣預熱方法。本發明提供的氣體預熱裝置，氣包的主體表面繞有電熱絲，并且電熱絲按照從進氣口到出氣口由疏到密分布，能夠使氣體通過進氣口后開始緩慢均勻地加熱，最終達到所需溫度。
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 優先權日2013年5月6日
發明者陸利新, 陳榮蓮, 杜鵬程 申請人:上海煦康電子科技有限公司