[其他]半导体密封磁力传动快速退火装置

说明书

本实用新型涉及一种用于集成电路和半导体器件制造的工艺技术装置，属于改善半导体材料性能的热处理装置技术领域。

半导体材料的离子注入快速退火技术，自七十年代提出以来，经不断研究和改进，已日益明确地证实了它在超大规模集成电路和超高速集成电路中的优越性。而红外辐射快速退火技术比早期的激光退火技术更具有设备简单，操作简便和均匀性好等优点。但是，已有的各种装置都未能克服密封这一技术难题。对于在高温下极易分解和氧化的砷化镓（GaAs）等多元化合物半导体材料的快速退火，已有技术的不能彻底密封的缺点就更加突出。

本实用新型的任务是设计一套磁力传动半导体材料快速退火装置，具有全套密封系统，依靠磁力传动来驱动半导体样品。在充保护气体前可预抽真空，实现了既可在特定保护气体下退火，也可在真空下退火的技术特征。

本实用新型的构成是有一个圆柱形的石英退火腔，外面套有一个高频加热线圈，石英退火腔内有一个水平放置的“Y”形保护气体喷管，在喷管上架有一块作为发热元件的石墨板，通过高频电磁场使石墨板产生高温，从而对半导体材料进行辐射加热。在石英退火腔右端密封连接一个导管。导管内有一长的石英杆，石英杆一端连接一个存放待退火半导体材料的石英托架，另一端密封烧结一个软铁块，在导管外用一块磁钢就可以驱动导管内的铁块，从而使石英托架在石英退火腔内灵活移动。石英退火腔的左端有一个带有排气管的端帽与它密封连接。退火时，先驱动铁块，使石英托架移动到石英退火腔的最左端，石英托架上放入待退火的半导体材料。盖上端帽后，抽真空，同时将石英托架移到石英退火腔的最右端。然后停止抽真空，并充入保护气体和加热石墨板。当石墨板加热到预定温度时，将石英托架移到石英退火腔的中部——石墨板下面进行退火，退火时间和退火温度由红外线测温器及控制装置精密控制。

附图1是本实用新型的结构示意图；

附图2是本实用新型的俯视图；

附图3是本实用新型的磁力传动结构示意图；

附图4是本实用新型的磁钢剖面形状图。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如附图1和附图2所示，一个石英退火腔5，在退火腔5的外面套有一个高频加热线圈7，在石英退火腔5内有一个水平放置的“Y”形保护气体喷管6，喷管6的内侧开有若干个小喷气孔，在“Y”形保护气体喷管6的上面架有一块石墨板8。有一个带有排气管的退火腔端帽4与石英退火腔5的左端密封连接。有一个末端封闭的导管13与石英退火腔5的右端密封连接，导管13内有一根石英杆14，石英杆14的左端与一石英托架11连接，石英杆14右端与一由石英密闭包封的铁块15烧结在一起，包封铁块15的外径略小于导管13的内径，包封铁块15可以在导管13内灵活地移动，在石英杆14的左端还有一个支架12，保证石英杆14连着石英托架11和包封铁块15在水平方向内灵活移动，石英托架11的移动位置在“Y”形保护气体喷管6的内侧，并与“Y”形保护气体喷管6保持在一个平面内。

退火半导体材料时，将被退火的半导体材料放在石英托架11上。予先由机械泵18将系统抽真空，然后氢气净化装置2放出氢气，氮气净化装置3放出氮气。这二种气体混合后形成保护气体，经输气管9进入保护气体喷管6，由内侧的小喷气孔喷出，再由端帽4上的排气管通过一个三通阀门17排出。高频线圈7通电，产生高频电磁场，使石墨板8发热，红外线测温仪10通过高频线圈的间隙可测出石墨板8的温度，达到预定温度时，将石英托架1推至石墨板8的下面，由于石英托架11是环状的，故这时测得的温度就是被加工的半导体材料的温度。待半导体材料加热到预定温度时，即停止加热，测温和电加热都由控制器1来控制。石英托架11的移动，通过套在导管13外的一块磁钢16来实现。磁钢16与机械传动装置相连，驱动磁钢16可带动密封烧结铁块15在导管13内移动，磁钢16的驱动也由控制器1来控制。在退火过程中如果不向石英退火腔5内充放保护气体，而机械泵18始终抽真空，则半导体材料就在真空中退火。

本实用新型不仅具有一般红外快速退火装置的优点，即升温快从而获得浅结和杂质再分布小等优点，还特别适合于砷化镓（GaAs）等多元化合物半导体和其他对痕量氧、水汽极为敏感材料的退火。