擴(kuò)散爐主要用于半導(dǎo)體材料的生產(chǎn)，其工作原理是基于擴(kuò)散過(guò)程的物理和化學(xué)原理。擴(kuò)散過(guò)程即是一種集體輸運(yùn)過(guò)程，即物質(zhì)在氣相或液相中從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的自發(fā)移動(dòng)。在擴(kuò)散爐中，先將摻雜物加工成粉末或固體塊，然后將其放置在爐底的托盤(pán)上。將晶體硅桿或片放置在爐中，并將爐門關(guān)閉，啟動(dòng)爐子升溫至目標(biāo)摻雜溫度。當(dāng)爐溫達(dá)到所需溫度時(shí)，表面凈化劑（如氬氣）會(huì)通過(guò)爐子輸送管道進(jìn)入爐內(nèi)，以保持爐內(nèi)氧化性質(zhì)的穩(wěn)定。接著，摻雜物會(huì)被加熱并釋放出摻雜原子，這些原子會(huì)很快擴(kuò)散到近鄰的半導(dǎo)體晶體中。因而形成摻雜濃度梯度，遵循所有輸運(yùn)過(guò)程的擴(kuò)散規(guī)律。摻雜結(jié)束后，爐子冷卻至室溫，晶體硅桿或片從爐中取出并經(jīng)過(guò)切片，加工制作成各種半導(dǎo)體器件。
需要注意的是在高溫氧化擴(kuò)散爐體內(nèi)硅片與外部供給的高純氧氣反應(yīng)，使硅片上生成一層氧化層。這層氧化層的質(zhì)量、穩(wěn)定性和介質(zhì)特性等性能對(duì)MOS工藝中的柵結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。溫度是影響氧化層特性的關(guān)鍵工藝參數(shù)，影響氧化層生長(zhǎng)速度、均勻性等特性。氧化工藝要求硅片上各個(gè)區(qū)間與各個(gè)硅片都處于一致均勻、穩(wěn)定的溫度場(chǎng)中，對(duì)爐膛恒溫區(qū)間的溫度一致性、穩(wěn)定性要求極高；并且為了使各個(gè)硅片特性一致，在不同工藝溫度之間的變化過(guò)程中，要求所有硅片所處溫度盡量一致變化。氧化工藝是使硅片表面在高溫下與氧化劑發(fā)生反應(yīng)，生長(zhǎng)一層二氧化硅膜。氧化方法有干氧和濕氧，濕氧包括水汽氧化和氫氧合成兩種。
為監(jiān)測(cè)氧化方法有干氧和濕氧變化工采網(wǎng)推薦推薦的極限電流型氧化鋯氧氣傳感器- SO-E2-250因?yàn)樵谘趸嗠娊赓|(zhì)中電流的載體是氧離子，所以當(dāng)電壓施加到氧化鋯電解槽時(shí)，氧氣通過(guò)氧化鋯盤(pán)被抽到陽(yáng)極。如果給電解槽陰極加上一個(gè)帶孔的蓋子，氧氣流向陰極的速率就會(huì)受到限制。受到這個(gè)速率的限制，隨著所施加的電壓逐漸增加，電解槽內(nèi)的電流會(huì)達(dá)到飽和。這個(gè)飽和電流被稱為極限電流，它與周邊環(huán)境中的氧氣濃度成正比。
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