极限电流型氧化锆氧气传感器在扩散炉氧化工艺中的应用

2023-11-27 15:31

扩散炉主要用于半导体材料的生产，其工作原理是基于扩散过程的物理和化学原理。扩散过程即是一种集体输运过程，即物质在气相或液相中从高浓度区域向低浓度区域的自发移动。在扩散炉中，先将掺杂物加工成粉末或固体块，然后将其放置在炉底的托盘上。将晶体硅杆或片放置在炉中，并将炉门关闭，启动炉子升温至目标掺杂温度。当炉温达到所需温度时，表面净化剂（如氩气）会通过炉子输送管道进入炉内，以保持炉内氧化性质的稳定。接着，掺杂物会被加热并释放出掺杂原子，这些原子会很快扩散到近邻的半导体晶体中。因而形成掺杂浓度梯度，遵循所有输运过程的扩散规律。掺杂结束后，炉子冷却至室温，晶体硅杆或片从炉中取出并经过切片，加工制作成各种半导体器件。

需要注意的是在高温氧化扩散炉体内硅片与外部供给的高纯氧气反应，使硅片上生成一层氧化层。这层氧化层的质量、稳定性和介质特性等性能对MOS工艺中的栅结构至关重要。温度是影响氧化层特性的关键工艺参数，影响氧化层生长速度、均匀性等特性。氧化工艺要求硅片上各个区间与各个硅片都处于一致均匀、稳定的温度场中，对炉膛恒温区间的温度一致性、稳定性要求极高；并且为了使各个硅片特性一致，在不同工艺温度之间的变化过程中，要求所有硅片所处温度尽量一致变化。氧化工艺是使硅片表面在高温下与氧化剂发生反应，生长一层二氧化硅膜。氧化方法有干氧和湿氧，湿氧包括水汽氧化和氢氧合成两种。

为监测氧化方法有干氧和湿氧变化工采网推荐推荐的极限电流型氧化锆氧气传感器- SO-E2-250因为在氧化锆电解质中电流的载体是氧离子，所以当电压施加到氧化锆电解槽时，氧气通过氧化锆盘被抽到阳极。如果给电解槽阴极加上一个带孔的盖子，氧气流向阴极的速率就会受到限制。受到这个速率的限制，随着所施加的电压逐渐增加，电解槽内的电流会达到饱和。这个饱和电流被称为极限电流，它与周边环境中的氧气浓度成正比。

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