Устройство для пирогенного окисления полупроводниковых пластин

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕВЕНИ тбльст ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЙАТЕНТНОЕведомство сссР Госплтент сссР з) ОПИСАНИЕ ИЗО авторскому сВил(58) Федоров П.П. и др, Производство полупроводниковых приборов. М.: Знергия, 1979, с 430.сЬапоагКег АМ.Оерепбепсе о 1 раба ргеыцге отН 20 )и ригодепс ага)гй оГ вбсоп бохбеЗЯестгоспегп Яос 1985, )г 132. М 2, р.415-41 7,Заявка Японии М 59-5369, кп. Н 0121/2221,316, 1984,(54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ПИРОГЕННОГО ОКИСПЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН(57) Использование: изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии термического окисления в производстве полупроводниковых прИборов и интегральных схем, Устройство(51) б Н 61 1. 21 31 б состоит из нагревателя и кварцевого реактора, расположенного внутри его. Реактор разделен на камеру окисления, расположенную в рабочей зоне нагревателя, и камеру сгорания, часть которой, снабженная трубкой для подачи кислорода и трубкой для подачи водорода с О-образным выходным концом, расположена внугри нагреватепя с температурой не менее температуры самовоспламенения водорода. Другая часть камеры сгорания расположена за пределами нагревателя и снабжена воздушной рубашкой охлаждения. Обе камеры соединены переходной трубкой, ось которой направлена под углом к продольной оси реактора. Устройство позволяет уменьшить разброс параметров оксидных и диффузионных слоев попупроводниковых пластин за счет повышения равномерности температуры рабочей зоны и организации спиралеобразного движения продуктов сгорания водорода в кислороде вдоль реактора. 1 ип,Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии термического окисления в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем.Маскирующие и защитные оксидные слои в производстве изделий электронной техники получают термическим окислением полупроводниковых пластин в сухом и влажном кислороде или парах воды. Источником водяного пара служат парогенераторы различных конструкций, в которые заливается деионизованная вода, Получение водяного пара в парогенераторах имеет существенные недостатки: сложность конструкции парогенераторов и всей газовой системы, недостаточная чистота оснастки и воды, невозможность точной регулировки и контроля состава пара в зоне реактора, возможность конденсации пара в подводящей магистрали, пробулькивание капель воды в канал и т,п.Известно устройство для пирогенного окисления полупроводниковых пластин, включающее нагреватель, кварцевый реактор, расположенный внутри нагревателя и снабженный трубками для подачи водорода и кислорода. Выходной конец трубки для подачи водорода расположен вблизи рабочей зоны реактора в зоне нагревателя с температурой 800 С. При подаче водорода и кислорода в реактор происходит самовоспламенение водорода, сгорание которого в кислороде создает пары воды, служащие окислителем полупроводниковых пластин; Недостатком этого устройства является неравномерность температуры рабочей зоны, в которой размещаются полупроводниковые пластины, что приводит к большому разбросу параметров полупроводниковых пластин, например, толщины оксидных слоев или глубины диффузии примесей при раэгонке в пирогенном паре, Происходит это из-за того, что при сгорании водорода в кислороде выделяется значительное количество тепла. Пламя, появляющееся в результате горения, является дополнительным внутренним источником тепла, насимметрично расположенным относительно центра рабочей зоны нагревателя. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для пирогенного окисления полупроводниковых пластин, включающее нагреватель, кварцевый реактор, расположенный внутри нагревателя и снабженный трубками для подачи водорода и кислорода, причем трубка для подачи водорода имеет Ч-образный выходной конец, находящийся напротив задней стенки реактора в зоне нагревателя с температурой не менее самовоспламене 51015 ния водорода. Такое расположение выходного конца трубки для подачи водорода позволяет направить пламя, появляющееся в результате сгорания водорода в кислороде, в сторону, противоположную рабочей зоне нагревателя и уменьшает температурный градиент вдоль рабочей зоны. Однако, полностью предотвратить разброс температуры по длине рабочей зоны реактора не удается. Кроме того, и родукты взаимодействия водорода с кислородом имеют неодинаковый доступ к полупроводниковым пластинам, расположенным в разных точках рабочей зоны, Это также приводит к разбросу параметров оксидных и диффузионных слоев полупроводниковых пластин. Целью изобретения является уменьшение разброса параметров оксидных и диф фузионных слоев полупроводниковыхпластин за счет повышения равномерности температуры рабочей зоны и организации спиралеобразного движения продуктов сгорания водорода в кислороде вдоль реакто ра.Сущность изобретения заключается втом, что реактор разделен на камеру окисления, расположенную в рабочей зоне нагревателя, и камеру сгорания, в которой З 0 происходит взаимодействие Н 2 с 02, Камерасгорания расположена относительно нагревателя таким образом, что та ее часть, которая снабжена трубками для подачи водорода и кислорода находится внутри наЭ 5 гревателя с температурой не менее температуры самовоспламенения водорода, а остальная - за пределами нагревателя и снабжена воздушной рубашкой охлаждения, Обе камеры, окисления и сгорания, соф 0 единены переходной трубкой, ось которойнаправлена под углом к продольной оси реактора, Наличие воздушной рубашки охлаждения позволяет отобрать избыток тепла, образующийся в процессе горения водоро да в кислороде. В результате пэры воды,синтезированные в камере сгорания, под- аются в камеру окисления с температурой, примерно равной температуре рабочей зоны, что обеспечивает повышение равномер ности температурного поля в ней. Наличиепереходной трубки, ось которой направлена под углом к продольной оси реактора, придает принудительный спиралеобразный характер движения парам Н 20 вдоль 55 реактора. В свою очередь зто обеспечиваетравномерный доступ продуктов сгорания к поверхности полупроводниковых пластин, по всей длине рабочей зоны реактора, В результате уменьшается разброс параметров оксидных и диффузйонных слссв полу1795827 за счет воздушной рубашки 11 и поступаютв камеру окисления 2 через переходнуютрубку 4, где происходит окисление полупроводниковых пластин,5 Величина угла между продольной осьюреактора и осью переходной трубки зависитот геометрических размеров нагревателя,диаметра кварцевого реактора, длины рабочей зоны, ее расположения относительно10 переходной трубки и т.д. Для установкиСДОМ-100 величина угла найдена экспериментально и составляет 10 + Зо, Приэтом поток паров воды попадает на стенкукамера окисления на расстоянии 200 ф. 5015 мм от рабочей зоны реактора. Длина пламени, образующегося при горении водорода вкислороде, составляет 15 см. Чтобы исключить возможность расплавления заднейстенки кварцевого ректора, расстояние20 между выходным концом трубки для подачиводорода и задней стенкой камеры сгорания выполнено 30 .ф 5 см, Температура вточке расположения выходного конца трубки для подачи водорода превышала 565 С,25 что гарантирует самовоспламенение Н 2 в02.Использование предлагаемого устройства для проведения окислительных и диффузионных процессов в сравнении с30 прототипом позволяет исключить разбросдиффузионных параметров и получить наполупроводниковых пластинах защитныепленки с одинаковыми характеристиками,следствием чего является повышениевы 35 хода годных структур. Формула изобретения40УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИРОГЕННОГО ОКИСЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН, включающее нагреватель, кварцевый реактор, расположенный внутри нагревателя, и снабженный труб ками для подачи водорода и кислорода, причем трубка для подачи водорода имеет Ч-образный выходной конец, находящийся напротив задней стенки реактора в зоне нагревателя с температурой не менее температуры самовоспламенения водорода, опиичеющееся тем, что, с целью уменьшения разброса параметров оксидных и диффузионных слоев полупроводниковых 55 пластин эа счет повышения равномерпроводниковых пластин, расположенных а разных точках рабочей зоны,На чертеже изображено предлагаемое устройство.На чертеже приняты следующие обозначения: 1 - гэгреватель; 2 - камера окисления кварцевого реактора; 3 - камера сгорания; 4 - переходная трубка, ось которой направлена под углом а к продольной оси реактора; 5 - трубка для подачи водорода с 0-образным концом; 6 - трубка для подачи кислорода; 7 - рабочая зона нагревателя, в которой размещены полупроводниковые пластины; 9 - зона нагревателя с температурой не менее температуры самовоспламенения водорода; 10 - пламя, образующееся при сгорании водорода в кислороде; 11 - воздушная рубашка охлаждения камеры сгорания.Устройство работает следующим образом.На нагреватель 1 подается напряжение, и температура в рабочей зоне 7 и зоне нагревателя 9 поднимается до заданного значения, Полупроводниковые пластины 8 загружаются в камеру окисления 2. После этого газообразные водород и кислород подаются в камеру сгорания 3 по трубкам 5 и 6, соответственно, Поскольку температура в месте расположения выходного 0-образного конца трубки для подачи водорода превышает температуру его самовоспламенения, происходит возгорание водорода в кислороде и формируется пламя 10. Пары воды, образующиеся в результате их взаимодействия, охлаждаются ности температуры рабочей эоны и организации спиралеообразного движения продуктов сгорания водорода и кислорода вдоль реактора, реактор разделен на камеру окисления, расположенную в рабочей зоне нагревателя, и камеру сгорания, часть которой, снабженная трубками для подачи водорода и кислорода, расположена внутри нагревателя в зоне с температурой не менее температуры самовоспламенения водорода, а остальная расположена за пределами нагревателя и снабжена воздушной рубашкой охлаждения, обе камеры соединеныпереходной трубкой, ось которойнаправлена под углом к продол ьнойоси реактора.1795027 Корректор о одственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина,Редактор Т. ФедотовЗаказ 1320 Составитель Л.ХитроваТехред М,Моргентал Тираж Подписно НПО "Поис" Роспатента3035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5