सेमीकंडक्टर फर्नेस रिएक्टर

सेमीकंडक्टर भट्टी रिएक्टर सेमीकंडक्टर निर्माण प्रक्रियाओं में मुख्य उपकरण हैं, जिनका उपयोग मुख्य रूप से थर्मल ऑक्सीकरण, प्रसार, एनीलिंग और रासायनिक वाष्प जमाव जैसी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए किया जाता है। एक विशिष्ट भट्टी प्रणाली (क्षैतिज/ऊर्ध्वाधर प्रसार भट्टी) में मुख्य रूप से निम्नलिखित मुख्य घटक शामिल होते हैं: एक हीटिंग प्रणाली, एक तापमान नियंत्रण प्रणाली, एक परिवहन प्रणाली, एक गैस प्रवाह नियंत्रण प्रणाली (एमएफसी), और एक अपशिष्ट गैस निकास प्रणाली।

समग्र वास्तुशिल्प परिप्रेक्ष्य से, उच्च तापमान भट्टियों को क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर प्रकारों में विभाजित किया जाता है, जो सिस्टम के भीतर क्वार्ट्ज ट्यूब और हीटिंग घटकों की स्थिति से निर्धारित होता है। एक उच्च तापमान भट्टी में आम तौर पर पांच बुनियादी घटक शामिल होते हैं: एक नियंत्रण प्रणाली, एक प्रक्रिया भट्टी ट्यूब, एक गैस वितरण प्रणाली, एक गैस निकास प्रणाली और एक लोडिंग प्रणाली। नियंत्रण प्रणाली में कई माइक्रोकंट्रोलर से जुड़ा एक कंप्यूटर होता है, जो पूरी प्रक्रिया के सटीक नियंत्रण के लिए जिम्मेदार होता है।

सामग्री चयन के संबंध में, फर्नेस ट्यूब सामग्री मुख्य रूप से शामिल हैक्वार्ट्ज(उच्च तापमान और संक्षारण प्रतिरोधी),एल्यूमिना (Al₂O₃), सिलिकॉन कार्बाइड (SiC), या धातु मिश्र धातु (जैसे इनकोनेल)। हीटिंग सिस्टम के हीटिंग तत्व आमतौर पर प्रतिरोध तारों (जैसे कंथल, MoSi₂), सिलिकॉन कार्बाइड छड़ (SiC), या अवरक्त हीटर का उपयोग करते हैं। सटीक तापमान नियंत्रण प्राप्त करने के लिए हीटिंग ज़ोन को एकल-तापमान क्षेत्र या एकाधिक-तापमान क्षेत्र के रूप में डिज़ाइन किया जा सकता है। तापमान नियंत्रण प्रणाली वास्तविक समय में तापमान की निगरानी करने के लिए थर्मोकपल (के-प्रकार, एस-प्रकार) का उपयोग करती है, पीआईडी ​​नियंत्रक के माध्यम से ±1℃ की तापमान नियंत्रण सटीकता प्राप्त करती है, या पीएलसी प्रोग्रामयोग्य तापमान नियंत्रण का उपयोग करती है।

प्रक्रिया पैरामीटर रेंज और लागू सामग्री

तापमान पैरामीटर रेंज: तापमान रेंज प्रक्रिया के आधार पर भिन्न होती है। मानक हीटर की प्रक्रिया तापमान सीमा 300-1100℃ है, और कम तापमान वाली भट्टी की तापमान सीमा 250-500℃ है। विशिष्ट प्रक्रिया तापमान 400-1100 ℃ है, ऑक्सीकरण और प्रसार प्रक्रियाएँ आमतौर पर 800-1100 ℃ पर, एलपीसीवीडी प्रक्रियाएँ 500-800 ℃ पर, और एनीलिंग प्रक्रियाएँ 400-500 ℃ पर होती हैं।

एपिटैक्सियल ग्रोथ में, सिलिकॉन वेफर्स को एपिटैक्सियल भट्टी में लगभग 1200°C पर गर्म किया जाता है। वेफर सतह पर एपिटैक्सियल विकास को प्रेरित करने के लिए वाष्पीकृत सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड (SiCl₄) और ट्राइक्लोरोसिलेन (SiHCl₃) को भट्टी में मिलाया जाता है।

सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली थर्मल ऑक्सीकरण प्रक्रिया में एक पतली, समान सिलिकॉन डाइऑक्साइड परत बनाने के लिए 800-1200 डिग्री सेल्सियस के उच्च तापमान पर की जाने वाली प्रक्रिया शामिल होती है। ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के लिए उपयोग की जाने वाली गैसों के आधार पर थर्मल ऑक्सीकरण गीला या सूखा हो सकता है।

लागू सामग्री प्रणालियाँ: फर्नेस ट्यूब प्रक्रियाएँ सिलिकॉन (Si), सिलिकॉन जर्मेनियम (SiGe), और क्वार्ट्ज सहित विभिन्न अर्धचालक सामग्रियों के लिए उपयुक्त हैं। SiGe प्रक्रियाओं में, CVD विधि मुख्यधारा की प्रक्रिया है। सिलिकॉन सब्सट्रेट को गर्म करने और SiH₄ और GeH₄ गैसों के मिश्रण को पेश करने से, सिलिकॉन जर्मेनियम परत विघटित हो जाती है और उच्च तापमान (500-800 डिग्री सेल्सियस) पर जमा हो जाती है, जिससे जर्मेनियम डोपिंग एकाग्रता और एपिटैक्सियल परत की मोटाई के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

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