[实用新型]快速退火装置

说明书

本实用新型是关于一种快速退火装置，特别是关于一种能够控制不同气体环境、不同压力、不同温度下对半导体材料作快速退火的装置。

退火是半导体以及其他相关材料制备时的必要过程。如何能够达到快速退火，乃是此种技术领域内的重要课题。

半导体材料在退火的过程中，因热效应而易使材料本身产生热分解。尤其在高温下做退火时，造成半导体材料的晶格破坏，进而导致半导体元件的效率低弱。所以必需有一个安定的退火装置。以往技术在退火过程中，把含易热分解元素的气体，或是其它的气体，充满退火的装置中，加以适当的压力，以减少半导体材料元素逸出，并防止半导体材料晶格破坏，在增进元件的效率上有其必要性。尤其在光电半导体材料时，若无一个安定的退火装置，冷激光的强度因而减弱。但要建立一个高压的退火环境，受限于加热的方式，达到快速退火的目的并非容易。

以往技术在提供快速退火的装置设计上，大多以灯泡(远红外线灯，IR灯)作为加热源。但灯泡无法在高压下操作，这是众所周知之事实。因此无法应用在高温高压退火。另一种提案乃是利用一高压系统，以加热器作为加热源，直接对半导体材料进行退火。但是这种设计受限于加热器的升温速度，无法达到快速退火的目的。

因此目前极须一种新颖的退火装置，该装置可提供快速的退火功能。

目前也必须有一种快速退火装置，该装置可提供不同压力、温度及气体环境下进行退火的功用。

本实用新型的目的在于提供一种新颖的快速退火装置。

本实用新型的目的也在于提供一种能在不同气体环境、不同压力、温度条件下进行快速退火的装置。

本实用新型的目的也在于提供一种全自动控制的快速退火装置。

本实用新型的目的也在于提供一种安定，能抑制半导体材料热分解的快速退火装置。

依据本实用新型的快速退火装置，系具有一个对外界气体、温度及压力密封的反应室，包括一个冷却区，一个缓冲区及一个加热区。利用适当的传送装置及控制装置，将欲退火的样品在不同区间传送，并控制其内部气体的种类及进出，以及反应室的温度、压力，以提供各种不同退火的环境，达到快速退火的目的。

上述及其他实用新型的目的及优点，可由以下说明并参照下列附图而更形清楚。

图1表示本实用新型快速退火装置的系统结构图。

图2表示本实用新型快速退火装置一实施例的控制流程图。

以下以实例说明本实用新型的快速退火装置。图1表示本实用新型快速退火装置之系统结构图。如图所示，本实用新型之快速退火装置，主体包括一外壳1，该外壳1形成一密闭的反应室10，并可以隔绝该反应室10，不受外界环境诸如气体、温度、压力等条件影响。该外壳1的材料可以使用各种适用的材料。于本实施例中，系使用不锈钢作为外壳1的材料。

在本实用新型中，反应室10包括三个区域，即在上方的冷却区11，中间的缓冲区12及下方的加热区13。其中冷却区11的作用是在退火作业之前或后，将样品保存在较低温之环境中。

在本实施例中，反应室外壳1中埋设冷却水管3，通以低温冷却水，以将反应室10外壳1保存在低温。此种方式可以防止反应室10外壳1材料因高温而逸出污染粒子，在退火过程中进入反应室10，借以维持反应室10之洁净度。同时也可利用此装置将反应室维持于低温，使本实用新型之装置不但可提供快速退火的功能，也可提供退火的功能。

在本实用新型中，加热区13的加热源也可使用各种适当装置。而在实施例中，本实用新型是采用加热器4作为加热源。该加热器4以采用碳化矽、氮化硼、钨或石墨作为加热材料为最佳。使用其他加热材料也可达到相同效果。

为提高加热区13的加热效率，本实用新型在加热器4上方更设置一组反射板5，其形状可如半球形，或其他足以阻绝并集中热量的形状，并在上方设一开口5a。该反射板5是由一耐高温材料作成，例如石英；表面并涂以一层耐高温金属，例如铂、钼、金或氮化钛。也可仅将该涂层涂于反射板5内侧表面。如此，可进一步将加热器4的热量集中在加热器4附近，避免逸散到其他区域。

为控制反应室10的环境，本实用新型在外壳1采用特殊设计。在上方冷却区11的外壳1，设置冷却阀6，外接冷却气体，可依控制通入定量的冷却气体。在外壳1另设有外壳清净阀7，外接冷却气体。利用此种设计，除了加热区13外，保持反应室10的低温，并维持反应室10内的洁净度。