半导体热电偶

半导体集成电路主要區分為擴散(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?與機台各?相同。其中以扩散制程对热电偶的要求特别的高，因此以下段落主要介绍半导扩散制程上使用的热电偶之特点。

 

一：半导体扩散测温特点

A：半导体集成电路扩散制程中，溫度對生產良率占有極高比重，尤其在前段擴散製程。 溫?對擴散係?與擴散速?具有決定性的影響,擴散及離子植入是用來控制半導體中雜質量的關鍵程序。因此对热电偶的精度要求严格。

B：半导体集成电路生产中，悬浮微粒（灰尘）对半导体生产的良率有影响，存在懸浮微粒(particles)會导致以下三种情况：

    a.導致金屬線縮小會有電子遷移現像

b.在擴散區域會造成電阻增加

c.會造成短路

因此，因此对热电偶的洁净度要求严格。

C：半導體集成电路生产中，每爐產值達1~2百萬RMB甚至更高,所以使用者会要求半導體熱電偶生产厂家提供保固以及赔偿条款。

 

二：半导体扩散制程用热电偶

A.生產環境要求:半导体热电偶需在洁净室生产。

B.材料: 為降低裝置內汙染至低狀態 需嚴選材料，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，同時含鹽量要低，避免产生污染化学物质。

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

 

半導體的熱電偶陶瓷絕緣套管為降低汙染須使用剛玉材質同時含鹽量要低

剛玉材質主要純度表

 

 

 

 

   

 

C.生產製程要求:需符合ISO-9001,材料及成品要有鑑別和追溯性。另外目前已有半導體廠要求供應商要符合ISO-14001规范。

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

  或ASTM E230 Special Tolerances或國家熱電偶標準的高精度芯線

E.保固及可靠度要求: 质保期内要求熱電偶產品需正常運作不得有異常或不穩定發生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範

G.溫度校驗要求:設備、儀器、人員需符合IEC/ISO17025二級實驗室要求,標準源需追溯國家

級實驗室或國際實驗室認證聯盟(如ILAC)認可實驗室

H.校正數據必要性

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

 

三．实际应用

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

用於擴散製程主要熱電偶

SPRIKE T/C(控溫熱電偶)；PROFILE T/C(多點式熱電偶)；FLAT ZONE T/C(校準熱電偶)

（一） SPRIKE T/C（控温热电偶）

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

SPRIKE T/C 每點位置需與PROFILE T/C溫度點位置 相互平行對應確保爐溫穩定及正確

Spike tc 參考圖

 

 

 

 

 

 

 

 

（二） PROFILE T/C（校准热电偶）  

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

         當製程設定溫度 PROFILE T/C 量測實際 chamber 每 一 設定點反應溫度確保與設定值相同

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

SIC无涂层管易受硅渗透，污染鉑金線造成熱電偶芯線斷線，但由于价格问题，亦有半导体厂家采用。

PROFILE T/C 參考圖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

（三）FLAT ZONE T/C（校正热电偶）

             當產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．实际应用

东京电器（TEL）8寸垂直扩散炉管

 

 

 

东京电器（TEL）formula 扩散機台

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

卧式扩散炉