半導(dǎo)體熱電偶

半導(dǎo)體集成電路主要區(qū)分為擴(kuò)散(Diffusion)、制版（照相）（黃光）(Photo)、蝕刻(Etch)和制薄(Thin-film). IMP(離 子 植 入) 五大工序，五個工序的製程特性與使用的製程原?與機(jī)臺各?相同。其中以擴(kuò)散制程對熱電偶的要求特別的高，因此以下段落主要介紹半導(dǎo)擴(kuò)散制程上使用的熱電偶之特點(diǎn)。

 

一：半導(dǎo)體擴(kuò)散測溫特點(diǎn)

A：半導(dǎo)體集成電路擴(kuò)散制程中，溫度對生產(chǎn)良率占有極高比重，尤其在前段擴(kuò)散製程。 溫?對擴(kuò)散係?與擴(kuò)散速?具有決定性的影響,擴(kuò)散及離子植入是用來控制半導(dǎo)體中雜質(zhì)量的關(guān)鍵程序。因此對熱電偶的精度要求嚴(yán)格。

B：半導(dǎo)體集成電路生產(chǎn)中，懸浮微粒（灰塵）對半導(dǎo)體生產(chǎn)的良率有影響，存在懸浮微粒(particles)會導(dǎo)致以下三種情況：

    a.導(dǎo)致金屬線縮小會有電子遷移現(xiàn)像

b.在擴(kuò)散區(qū)域會造成電阻增加

c.會造成短路

因此，因此對熱電偶的潔凈度要求嚴(yán)格。

C：半導(dǎo)體集成電路生產(chǎn)中，每爐產(chǎn)值達(dá)1~2百萬RMB甚至更高,所以使用者會要求半導(dǎo)體熱電偶生產(chǎn)廠家提供保固以及賠償條款。

 

二：半導(dǎo)體擴(kuò)散制程用熱電偶

A.生產(chǎn)環(huán)境要求:半導(dǎo)體熱電偶需在潔凈室生產(chǎn)。

B.材料: 為降低裝置內(nèi)汙染至低狀態(tài) 需嚴(yán)選材料，包含石英管、SIC管、陶瓷絕緣套管等。另外為降低汙染，陶瓷絕緣套管須使用剛玉材質(zhì)，同時含鹽量要低，避免產(chǎn)生污染化學(xué)物質(zhì)。

石英管純度表

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

石英管等級表

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sic塗層和無塗層比較表

元素含量 說明	Fe	Ni	Cu	Al	Ca	Na
SiC管 無Coated	2.5	0.3	＜0.1	3.0	0.7	0.2
SiC管 有Coated	0.04	0.01	0.01	0.01	0.02	0.01

 

半導(dǎo)體的熱電偶陶瓷絕緣套管為降低汙染須使用剛玉材質(zhì)同時含鹽量要低

剛玉材質(zhì)主要純度表

 

 

 

 

   

 

C.生產(chǎn)製程要求:需符合ISO-9001,材料及成品要有鑑別和追溯性。另外目前已有半導(dǎo)體廠要求供應(yīng)商要符合ISO-14001規(guī)范。

D.溫度精確度要求:因核心位置要求溫度準(zhǔn)度為±0.5C所以熱電偶芯線需採符合IEC584-2 CLASS1

  或ASTM E230 Special Tolerances或國家熱電偶標(biāo)準(zhǔn)的高精度芯線

E.保固及可靠度要求: 質(zhì)保期內(nèi)要求熱電偶產(chǎn)品需正常運(yùn)作不得有異常或不穩(wěn)定發(fā)生Profile T/C因製程不同使用週期亦隨之更動

F.包裝要求: 熱電偶包裝材料需符合潔境室規(guī)範(fàn)

G.溫度校驗(yàn)要求:設(shè)備、儀器、人員需符合IEC/ISO17025二級實(shí)驗(yàn)室要求,標(biāo)準(zhǔn)源需追溯國家

級實(shí)驗(yàn)室或國際實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證聯(lián)盟(如ILAC)認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室

H.校正數(shù)據(jù)必要性

  為維持溫度準(zhǔn)確性，使用PROFILE T/C時，校正偏差值須輸入儀表，以確保線性回歸。

 

三．實(shí)際應(yīng)用

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

用於擴(kuò)散製程主要熱電偶

SPRIKE T/C(控溫?zé)犭娕?；PROFILE T/C(多點(diǎn)式熱電偶)；FLAT ZONE T/C(校準(zhǔn)熱電偶)

（一） SPRIKE T/C（控溫?zé)犭娕迹?/p>

是控制爐體(CHAMBER HEATER)溫度用，SPRIKE T/C大都單點(diǎn)型

SPRIKE T/C 每點(diǎn)位置需與PROFILE T/C溫度點(diǎn)位置 相互平行對應(yīng)確保爐溫穩(wěn)定及正確

Spike tc 參考圖

 

 

 

 

 

 

 

 

（二） PROFILE T/C（校準(zhǔn)熱電偶）  

分 LP PROFILE T/C 以及 AP PROFILE T/C

PROFILE T/C只是用作量測溫度而非作升降溫控制使用

         當(dāng)製程設(shè)定溫度 PROFILE T/C 量測實(shí)際 chamber 每 一 設(shè)定點(diǎn)反應(yīng)溫度確保與設(shè)定值相同

Profile T/C保護(hù)管分為高純度透明石英管、SIC管(又分有Cu塗層及無塗層)和藍(lán)寶石保護(hù)管
        SIC管及藍(lán)寶石保護(hù)管用於高溫製程。

SIC無涂層管易受硅滲透，污染鉑金線造成熱電偶芯線斷線，但由于價格問題，亦有半導(dǎo)體廠家采用。

PROFILE T/C 參考圖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

（三）FLAT ZONE T/C（校正熱電偶）

             當(dāng)產(chǎn)品厚度有異常時則使用FLAT ZONE T/C量測爐體溫度分佈FLAT ZONE T/C

             是單點(diǎn)式量測時由底端緩慢往出口端移動同時記錄溫度

 FLAT ZONE T/C 量測時分為自動(有機(jī)械製具)約24小時 手動(人工移動)約二小時,左述時間僅提供參考

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

三．實(shí)際應(yīng)用

東京電器（TEL）8寸垂直擴(kuò)散爐管

 

 

 

東京電器（TEL）formula 擴(kuò)散機(jī)臺

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

臥式擴(kuò)散爐