专利名称：炉管及加热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体制造技术，特别涉及一种炉管及加热器。
背景技术：
现有半导体制造技术中，很多工艺中会用到炉管，比如热氧化、扩散以及淀积等。 以热氧化为例，可将硅片放置在炉管中，通过向炉管内输入氧气，利用高温使氧和硅之间发 生化学反应，从而在硅片表面生长一层二氧化硅。 图1为现有炉管的剖面结构示意图。如图1所示，主要包括加热器(Heater) 11、 由石英构成的反应腔(Quartz tube)12、底盖(C即)13以及晶舟(Boat)14。各部分均是可 拆卸的。 其中，底盖13和晶舟14相连，并能在外界驱动系统(未图示)的驱动下带动晶舟 14上下移动；晶舟14用于装载硅片，通常，一次可装载100 150片硅片，如图1所示，每 个格子上可放置一片。当需要装载硅片时，底盖13带动晶舟14向下移动，离开反应腔12， 硅片装载完毕，底盖13带动晶舟14向上移动，进入到反应腔12内，并和反应腔12 —起构 成密闭结构。另外，反应腔12上设置有进气口 15和出气口 16，用于输入反应所需气体和排 出废气。 加热器11位于反应腔12外，用于对反应腔12进行加热。在大多数炉管的设计中， 加热器11的主体部分呈现圆柱形状，并采用石棉等材料制成的顶盖17封住顶部。通常， 加热器11的主体部分的最外层由不锈钢材料制成，中间是一层绝热层，主要是为了防止反 应腔12内的温度向外扩散，绝热层里面为加热电路，由环绕在绝热层内壁上的电阻丝等构 成。 为了使加热更为均匀，加热器11按照从上到下的顺序分为4或5个温区(Zone)， 每个温区的加热电路相互独立，互不干扰，分别用于对反应腔12内的不同区域进行加热。 如图2所示，图2为现有加热器11的不同温区的示意图。假设共分为A、B、C、D、E 5个温 区；可以看出，虽然对于不同的温区来说，其不锈钢层和绝热层是连接在一起的，但是加热 电路是完全独立的。按照从上到下的顺序，这5个温区分别用于加热反应腔12的上部、上 中部、中部、中下部以及下部5个不同的区域。 另外，通常，每个温区均可设置一个温度控制器(未图示)，其厚度与加热器11的
不锈钢层加绝热层的厚度基本相同，可从加热器11外壁伸入到内壁侧，用于检测每个温区
的温度并反馈给控制系统，以便系统根据需要对每个温区的温度进行调整。 需要说明的是，图l所示仅为一种可能的炉管结构，在实际应用中，根据实际需要
的不同，炉管中可能还会包括其它组成部分，由于与本实用新型所述方案无直接关系，故不
再一一介绍。 上述加热器ll在实际应用中会存在一定的问题，比如一旦加热器ll中的某一个 温区的加热电路出现故障，由于各个温区是连接在一起的，所以整个加热器11都需要进行 更换，也就是说，没有出故障的温区也要进行更换，这无疑导致了更换成本的增加。[0010] 另外，为了方便批量生产和节约成本，现有半导体制造工艺中，硅片的直径越来越 大，相应地，炉管及加热器11也变得越来越大，越来越重；那么，当需要对加热器11进行更 换时，拆卸起来会很不方便。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提出一种加热器，能够节约成本且便于拆卸。 本实用新型同时提出一种炉管，能够节约成本且便于拆卸。 为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的 —种加热器，位于炉管中的反应腔外；所述加热器包括N个彼此独立，互不连接的 子加热器；所述N的取值与加热器中的温区数相同，每个子加热器为一个温区；按照每个温 区对应的加热区域的不同，所述N个子加热器依次叠加在一起。 较佳地，所述每个子加热器按照从外到内的顺序依次包括不锈钢层、绝热层和加 热电路。 —种炉管，包括加热器、反应腔、底盖以及晶舟；所述晶舟用于装载硅片，所述底 盖与所述晶舟相连，带动所述晶舟进入或离开反应腔，并在当所述晶舟进入反应腔时，所述 底盖与所述反应腔构成密闭结构；所述加热器位于所述反应腔外，用于对所述反应腔进行 加热； 其中，所述加热器包括N个彼此独立，互不连接的子加热器；所述N的取值与加热 器中的温区数相同，每个子加热器为一个温区；按照每个温区对应的加热区域的不同，所述 N个子加热器依次叠加在一起。 较佳地，所述每个子加热器按照从外到内的顺序依次包括不锈钢层、绝热层和加 热电路。 可见，采用本实用新型所述方案，将原有加热器设计成多个彼此独立、互不连接的 子加热器，每个子加热器即为一个温区，这样，如果其中一个子加热器的加热电路出现故 障，那么只需对该子加热器进行更换即可，其它子加热器仍可继续使用，从而节约了成本； 而且，每个子加热器的体积和重量相比于原来的加热器会有明显降低，拆卸起来也比较方 便。
图1为现有炉管的剖面结构示意图。 图2为现有加热器的不同温区的示意图。 图3为本实用新型所述加热器实施例的结构示意图。
具体实施方式针对现有技术中存在的问题，本实用新型中提出一种改进的加热器，即将原有加 热器11设计成多个彼此独立、互不连接的子加热器。 为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施 例，对本实用新型作进一步地详细说明。
图3为本实用新型所述加热器实施例的结构示意图。依据之前的介绍可知，现有加热器11中，虽然每个温区的加热电路是彼此独立的，但由于每个温区的不锈钢层和绝热 层都是连接在一起的，因此一旦一个温区的加热电路发生故障，整个加热器11均需要进行 更换。而如图3所示，本实用新型所述方案中，将一个加热器11设计成多个子加热器31， 子加热器31的个数与加热器ll中的温区数相同，假设本实用新型中为5个；每个子加热 器31按照从外到内的顺序依次包括不锈钢层、绝热层和加热电路。5个子加热器31彼此 之间完全不相连，也就是说，不但加热电路是彼此分开的，而且不锈钢层和绝热层也是分开 的。在实际应用时，根据各子加热器31对应的加热区域的不同，将各子加热器31依次叠放 在一起。比如说，子加热器A、 B、 C、 D、 E分别用于加热反应腔的上部、上中部、中部、中下部 和下部，那么在实际应用中，按照从上到下分别为子加热器A、子加热器B、子加热器C、子加 热器D和子加热器E的顺序，将这些子加热器依次叠加在一起。从外观上看图3所示加热 器将和图2所示加热器11是一样的。 这样，如果其中一个子加热器31的加热电路出现故障，那么只需对该子加热器31 进行更换即可，其它子加热器31仍可继续使用，从而节约了成本；而且，每个子加热器31的 体积和重量相比于原来的加热器11均会明显降低，那么拆卸起来也会比较方便；再有，本 实用新型所述方案只涉及到加热器的改动，不会对炉管中的其它组成部分的结构产生任何 影响。 综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的 保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种加热器，位于炉管中的反应腔外；其特征在于，所述加热器包括N个彼此独立，互不连接的子加热器；所述N的取值与加热器中的温区数相同，每个子加热器为一个温区；按照每个温区对应的加热区域的不同，所述N个子加热器依次叠加在一起。
2. 根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述每个子加热器按照从外到内的顺序依次包括不锈钢层、绝热层和加热电路。
3. —种炉管，包括加热器、反应腔、底盖以及晶舟；所述晶舟用于装载硅片，所述底盖与所述晶舟相连，带动所述晶舟进入或离开反应腔，并在当所述晶舟进入反应腔时，所述底盖与所述反应腔构成密闭结构；所述加热器位于所述反应腔外，用于对所述反应腔进行加热；其特征在于，所述加热器包括N个彼此独立，互不连接的子加热器；所述N的取值与加热器中的温区数相同，每个子加热器为一个温区；按照每个温区对应的加热区域的不同，所述N个子加热器依次叠加在一起。
4. 根据权利要求3所述的炉管，其特征在于，所述每个子加热器按照从外到内的顺序依次包括不锈钢层、绝热层和加热电路。
专利摘要本实用新型公开了一种加热器和炉管，该加热器位于炉管的反应腔外；所述加热器包括N个彼此独立、互不连接的子加热器；所述N的取值与加热器中的温区数相同，每个子加热器为一个温区；按照每个温区对应的加热区域的不同，所述N个子加热器依次叠加在一起。采用本实用新型所述方案，能够节约成本且方便拆卸。
文档编号H01L21/00GK201540880SQ20092020843
公开日2010年8月4日 申请日期2009年8月25日 优先权日2009年8月25日
发明者宋大伟, 董彬 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司