擴散爐主要用于半導體材料的生產(chǎn)，其工作原理是基于擴散過程的物理和化學原理。擴散過程即是一種集體輸運過程，即物質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。在擴散爐中，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上。將晶體硅桿或片放置在爐中，并將爐門關閉，啟動爐子升溫至目標摻雜溫度。當爐溫達到所需溫度時，表面凈化劑（如氬氣）會通過爐子輸送管道進入爐內(nèi)，以保持爐內(nèi)氧化性質的穩(wěn)定。接著，摻雜物會被加熱并釋放出摻雜原子，這些原子會很快擴散到近鄰的半導體晶體中。因而形成摻雜濃度梯度，遵循所有輸運過程的擴散規(guī)律。摻雜結束后，爐子冷卻至室溫，晶體硅桿或片從爐中取出并經(jīng)過切片，加工制作成各種半導體器件。
需要注意的是在高溫氧化擴散爐體內(nèi)硅片與外部供給的高純氧氣反應，使硅片上生成一層氧化層。這層氧化層的質量、穩(wěn)定性和介質特性等性能對MOS工藝中的柵結構至關重要。溫度是影響氧化層特性的關鍵工藝參數(shù)，影響氧化層生長速度、均勻性等特性。氧化工藝要求硅片上各個區(qū)間與各個硅片都處于一致均勻、穩(wěn)定的溫度場中，對爐膛恒溫區(qū)間的溫度一致性、穩(wěn)定性要求極高；并且為了使各個硅片特性一致，在不同工藝溫度之間的變化過程中，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，生長一層二氧化硅膜。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因為在氧化鋯電解質中電流的載體是氧離子，所以當電壓施加到氧化鋯電解槽時，氧氣通過氧化鋯盤被抽到陽極。如果給電解槽陰極加上一個帶孔的蓋子，氧氣流向陰極的速率就會受到限制。受到這個速率的限制，隨著所施加的電壓逐漸增加，電解槽內(nèi)的電流會達到飽和。這個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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