一种热氧化匀流隔热散热装置，包括分流反射面，匀流增压板，分流反射面和匀流增压板分别连接于连接架两端，其特征在于： 所述分流反射面为半球面结构； 所述分流增压板上开有通气孔； 所述分流反射面和匀流增压板之间的连接架上开有片槽，放置硅片。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种用于微电子工艺中的装置，尤其涉及一种微电子工艺中热氧化的装置。
技术介绍
氢氧合成氧化以氧化速度快、氧化层质量高、沾污水平低、工艺简单、可靠等优点，在VLSI(现代大规模集成电路)工艺中得到普遍应用。一般来说，氢氧合成氧化设备分为预燃室式和内燃式两种。前者，结构复杂，需要专用预燃室及其控制部件，多用于大尺寸硅片的氧化，其氧化均匀性好；后者，结构简单，是在一般的氧化炉进气端直接插入氢气喷管，无需专用部件。虽然，这种内燃结构的氧化方式，通用性强。但将其用于大口径炉管时，由于氢气流量大，氢气火焰功率大，破坏了扩散炉内的温度分布，造成氧化均匀性较差片内和片间氧化层厚度偏差大于±15％，适当地减小氢气流量或使温区倾斜，可将氧化层厚度偏差减小到±10％，这仍然是现代VLSI工艺所不能接受的。并且，当温度较低(800-1000℃)时，氧化均匀性会更差。而这一温度在现代VLSI工艺中是经常用到的。
技术实现思路
本技术的目的在于解决在大口径炉管进行内燃使氢氧合成氧化时氧化均匀性较差的问题，提供一种能够提高氧化均匀性的匀流隔热散热装置。本技术的热氧化匀流隔热散热装置，包括分流反射面，匀流增压板，分流反射面和匀流增压板分别连接于连接架两端，分流反射面为半球面结构；分流增压板上开有通气孔；分流反射面和匀流增压板之间的连接架上开有片槽，放置硅片。上述分流增压板为圆形板，板面上均匀开设通气孔。上述分流增压板的直径大于所述分流反射面的球面半径。上述分流反射面、匀流增压板和连接架采用石英或碳化硅材料制作。本技术针对在大口径炉管进行氢氧合成氧化时氧化均匀性较差的问题，从流体力学和传热学的角度，分析了在大口径氧化炉中，采用内燃结构进行氢氧合成氧化，造成硅片氧化层厚度不均匀的原因；根据流体力学和传热学的原理，提出了解决这一问题的方案。本技术的原理是a、把过热气流导向炉管壁，使其充分散热。因为，与炉管壁交换热量是过热气流唯一的散热途径；b、让扩散炉边段电偶正确地反应出炉内过热的情况，通过改变边段加热功率来平衡氢焰带入的热量；c、要挡住并吸收氢焰发出的红外辐射，使其不能射入恒温区。从上述三个原则出发，并依据流体力学和传热学的原理，本专利技术技术设计了一种热氧化匀流隔热散热装置，如图1所示。实验表明，这一装置的使用，使内燃结构氢氧合成氧化的均匀度从大于±15％提高到小于±2.5％的水平。本技术的装置结构简单、使用方便，不需要对扩散炉进行任何改造、使用后的效果非常明显。使用匀流隔热散热装置后内燃式氢氧合成氧化均匀度从大于±15％提高到小于±2.5％。由于较全面地分析了问题产生的原因，并且，在设计时对各因素均有所考虑，因此，较好地解决了内燃结构用于大管径氧化炉进行氢氧合成氧化，造成氧化层厚度不均匀的问题，为提高氢氧合成氧化工艺的质量提供了一种简便、有效、低成本的解决方案。附图说明图1本技术的匀流隔热散热装置结构示意图(a)测视图(b)剖面图1-匀流增压板；2-硅片组；3-匀流增压板上的开孔圆孔；4-分流反射面与匀流增压板间的连接架；5-球面挡板-分流反射面图2本技术的匀流隔热散热装置使用状态示意图6-扩散炉的石英炉管；7-扩散炉加热体；8-被氧化硅片；9-扩散炉边段测温热电偶；10-匀流隔热散热装置；11-氢气燃烧火焰；12-氢气枪实施方案本技术的匀流隔热散热装置采用石英或碳化硅材料制作，朝向氢气火焰的一端为半球面挡板—分流反射面；另一端为直径较大的、均匀分布着多个圆孔的圆形板—匀流增压板；连接分流反射面与匀流增压板的两条支架上开有片槽，用于放置硅片。使用时分流反射面朝向氢焰，见图2。分流反射面的主要作用是把过热气流导向炉管壁，采用球面结构可以使高温气流均匀散开，避免分流反射面局部过热而被烧熔。另外，球面也可以将部分红外辐射散射掉。分流反射面后放置一组硅片，来形成影响气流运动的“阻挡墙”；热气流经过时，会因受到突然约束而产生旋涡扰动，扰动越强放热就越强烈。由于硅片对红外吸收率比较高，氢焰的辐射在此处被吸收转换为热，通过气流进行热交换；因此，这组硅片具有双重作用。硅片组后的匀流增压板有三个作用，一是减小气流的流通面积，增强迎气流面的局部压力，延长气流的换热时间以提高换热效率；二是使部分仍过热的气流散开沿炉管壁运动，以引起扩散炉边段电偶的反应，控制边端加热功率，对过热气流的热量进行实时“补偿”；三是板上均匀分布的圆孔可以使气流较均匀地进入恒温区。匀流隔热散热装置的作用总结如下(1)把氢焰产生的过热气流导向炉管壁，并加以扰动，使其充分放热；(2)引起边控电偶对热气流的反应，通过实时功率调整“补偿”多余热量；(3)对氢焰辐射进行反射和吸收。本技术的装置适合在炉管直径90～180毫米扩散炉中进行内燃式氢氧合成氧化。如图1、2所示，匀流增压板直径120毫米，硅片组的硅片直径100毫米，匀流增压板上的开孔圆孔七孔均布，分流反射面与匀流增压板间的连接架长120毫米，上开有片槽，放置硅片，球面挡板—分流反射面为直径110毫米的半球，在炉管直径为140毫米的扩散炉中对150个硅片(直径100毫米)进行厚度分别为80纳米和800纳米的氧化时，匀流隔热散热装置球面挡板距喷口约15～20cm，匀流增压板距边段电偶约5cm，使用石英材料的匀流隔热散热装置前后，氧化厚度的五点测量结果。(3号位置靠炉口，148号位置靠氢气火焰端) 本技术的简单实用、低成本的装置能够明显地改善氢氧合成氧化的均匀性，为集成电路的氧化工艺提供了一种有效的加工方法。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种热氧化匀流隔热散热装置，包括分流反射面，匀流增压板，分流反射面和匀流增压板分别连接于连接架两端，其特征在于所述分流反射面为半球面结构；所述分流增压板上开有通气孔；所述分流反射面和匀流增压板之间的连接架上开有片槽，放置硅片。2.如权利要求1所述的热氧化匀流隔热散热装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张霞，
申请(专利权)人：北京广播学院，
类型：实用新型
国别省市：
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