专利名称:半导体快速热处理系统的石英腔的制作方法
本实用新型属于集成电路和半导体器件制造技术的工艺设备。
随着超大规模集成电路的迅速发展，对其制造工艺的要求越来越高。为解决瞬时热处理这一技术关键，我们在1985年研制了“离子注入半导体瞬时退火设备”，该设备的石英退火腔包括矩形石英管①、固定于该管中的石墨板②、石英导轨③、可在石英导轨上滑动的石英片架④、石英托盘⑤、推动石英片架的石英杆⑥、及矩形石英管外的高频线圈⑦，如附图1所示。石墨板和矩形石英管外的高频线圈组成红外辐射光源；石英导轨和石英片架、石英托盘及石英杆组成半导体片的传动系统，可使被处理半导体片快速推至石墨板上方和拉出退火区，以达到瞬时退火之目的，整个退火过程是在充 保护气体条件下进行的(中国专利申请号为85100131)。该设备的主要优点是(1)被处理半导体片升温快；(2)电激活率高和注入离子再扩散小；(3)设备简单、操作方便，生产效率高；(4)一设备具有多种用途，除用于瞬时退火外，还可用于红外再结晶、硅化物的形成等瞬时热处理。但此设备仍有不完备之处，如石墨板的辐射能量有相当部分白白散失掉了，这不仅浪费能源，也影响了半导体片的升温速率。
本实用新型的目的是设计一种半导体快速热处理用的石英腔，加快半导体片升温速率、提高半导体片的加热均匀性，减小能源消耗。
本实用新型的技术特点在于红外辐射源是感应加热的双层石墨板，两层石墨板之间有能使载有半导体片的石英片架顺利进出的距离，除半导体片进出口处外，双层石墨板用涂有介质膜的红外反射板包封后固定在矩形石英腔内，在上层石墨板和红外反射板上开一测温孔，此孔应开在陪片上方，通过测量陪片温度来确定被处理半导体片的温度。
本实用新型的结构示意图如附图2所示，双层石墨板⑧由石英支架⑨固定在涂有介质膜的红外反射板⑩内，半导体片可沿石英导轨③送至或拉出两层石墨板之间的加热区(11)。涂有介质膜的红外反射板⑩固定在矩形石英管①内。上层石墨板和红外反射板上开测温孔(12)。作为红外辐射源的双层石墨板对半导体片两面加热，不仅提高了半导体片的升温速率，也降低了对石墨板的温度要求；为不使测温孔影响被处理半导体片温度的均匀性，测温孔应开在陪片上方，通过校正，由测得的陪片温度可准确地推算出被处理半导体片的温度；包封在双层石墨板四周(除半导体片进出口处外)的涂有介质膜的红外反射板，既可回收辐射能量，又可防止温度较低的保护气体直接吹石墨板和被处理半导体片，保证半导体片温度的均匀性。
本实用新型可用于瞬时退火、红外再结晶和硅化物形成等半导体瞬时热处理设备。其优点是(1)半导体片升温速度快，在与“离子注入半导体瞬时退火设备”其它条件相同的情况下使用本石英腔，半导体片从室温升至1000℃，所需时间由3秒钟缩短到2秒钟以下，(2)大大降低了能耗，如对6吋硅片加热到1000℃，在单石墨板情况下，石墨板需加热到1138℃，而在双石墨板情况下，石墨板只需加热到1034℃，单 石墨板辐射能消耗就可降低约38％；又如6吋硅片的退火设备，不采用红外反射板包封，硅片退火温度为1000℃时，能耗为22KW，而采用红外反射板包封后，只需6.6KW，能耗降低了70％。而且硅片温度越高，节能效果越显著。
实施例石墨板的尺寸要大于被处理半导体片的直径加陪片尺寸之和，两层石墨板之间要留有使载有半导体片的石英片架顺利进出的距离，在陪片上方的石墨板和红外反射板上开一测温孔。红外反射板的基片可以采用耐高温的高纯石英板(此材料是半导体工艺设备中常用材料，在高温下不会沾污半导体片)，在石英板两面先用低压化学汽相沉积法(LPCVD)长上一层多晶硅，然后用氧化法使一部份硅氧化成二氧化硅(或者是用LPCVD再在两面生长氧化硅)，最后在二氧化硅上再生长一层多晶硅。
介质膜也可为氮化硅等。介质膜的制作也可采用蒸发、溅射等半导体工艺中的常规方法。
石墨板的外表面也可涂多晶硅或碳化硅。
附图(1)是“离子注入半导体瞬时退火设备”的石英退火腔的结构示意图①是矩形石英管②是石墨板③是石英导轨④是石英片架⑤是石英托盘⑥是石英杆⑦是高频线圈附图(2)是本实用新型的结构示意图①是矩形石英管③是石英导轨⑦是高频线圈⑧是双层石墨板⑨是石英支架⑩是涂有介质膜的红外反射板(11)是加热区(12)是测温孔
权利要求
1.一种半导体热处理系统的石英腔，由矩形石英管、石英导轨、石英片架、石英托盘、石英杆和高频线圈组成，其特征在于红外辐射源是感应加热的双层石墨板，两层石墨板之间有能使载有半导体片的石英片架顺利地进出的距离，除石英片架进出口处外，双层石墨板用涂有介质膜的红外反射板包封后固定在矩形石英管内，在上层石墨板和红外反射板上开测温孔，此孔开在陪片上方。
专利摘要
半导体快速热处理系统的石英腔属于集成电路和半导体器件制造技术的工艺设备。其要点是采用了双层石墨板作红外辐射源，并解决了双层石墨板加热半导体片测温问题，双层石墨板外加装了涂有介质膜的红外反射板，使半导体片的升温速率加快，并使能耗降低了70％以上。
文档编号H01L21/324GK87202679SQ87202679
公开日1988年1月13日 申请日期1987年3月5日
发明者钱佩信, 侯东彦, 陈必贤, 马腾阁, 林惠旺, 李志坚 申请人:清华大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan