管式炉在半导体芯片的背面金属化工艺中扮演重要角色。芯片背面金属化是为了实现芯片与外部电路的良好电气连接和机械固定。将芯片放置在管式炉内的特定载具上,通入含有金属元素(如金、银等)的气态源或采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方式。在高温下,金属原子沉积在芯片背面,形成一层均匀且附着力强的金属薄膜。精确控制管式炉的温度、沉积时间和气体流量,能保证金属薄膜的厚度均匀性和电学性能,满足芯片在不同应用场景下的电气连接需求。
管式炉作为退火工艺关键装备,可修复硅片晶格损伤,改善半导体电学性能。广州赛瑞达管式炉POCL3扩散炉

管式炉在石油化工领域关键的应用是裂解制乙烯工艺,该技术已有 60 余年发展历史,通过持续改进实现了热强度、热效率与乙烯产率的整体提升。现代管式裂解炉可实现 900℃的高温出口温度,物料停留时间缩短至 0.1 秒以内,烃分压控制在低压范围,这些参数优化明显促进了乙烯生成。其原料适应性不断扩展,从一开始的乙烷、丙烷等轻质烃,逐步覆盖石脑油、轻柴油甚至减压瓦斯油,不过原料密度越高,乙烯产率会相应下降,且炉管结焦问题更突出。目前先进裂解炉的热强度已达 290~375 MJ/(m²・h),热效率提升至 92%~93%,成为乙烯工业的关键装备。江苏8吋管式炉掺杂POLY工艺快速热处理管式炉可灵活调控升降温节奏,适配小批量晶圆高效退火需求。

由于化合物半导体对生长环境的要求极为苛刻,管式炉所具备的精确温度控制、稳定的气体流量控制以及高纯度的炉内环境,成为了保障外延层高质量生长的关键要素。在碳化硅外延生长过程中,管式炉需要将温度精确控制在1500℃-1700℃的高温区间,并且要保证温度波动极小,以确保碳化硅原子能够按照特定的晶体结构进行有序沉积。同时,通过精确调节反应气体的流量和比例,如硅烷和丙烷等气体的流量控制,能够精确控制外延层的掺杂浓度和晶体质量。
管式炉退火在半导体制造中承担多重功能:①离子注入后的损伤修复,典型参数为900℃-1000℃、30分钟,可将非晶层恢复为单晶结构,载流子迁移率提升至理论值的95%;②金属互连后的合金化处理,如铝硅合金退火(450℃,30分钟)可消除接触电阻;③多晶硅薄膜的晶化处理,在600℃-700℃下退火2小时可使晶粒尺寸从50nm增至200nm。应力控制是退火工艺的关键。对于SOI(绝缘体上硅)结构,需在1100℃下进行高温退火(2小时)以释放埋氧层与硅层间的应力,使晶圆翘曲度<50μm。此外,采用分步退火(先低温后高温)可避免硅片变形,例如:先在400℃预退火30分钟消除表面应力,再升至900℃完成体缺陷修复。气氛管式炉可通入氮气、氢气等保护气,为材料合成提供惰性或还原性环境。

管式炉在半导体制造流程中占据着基础且关键的位置。其基本构造包括耐高温的炉管,多由石英或刚玉等材料制成,能承受高温且化学性质稳定,为内部反应提供可靠空间。外部配备精确的加热系统,可实现对炉内温度的精细调控。在半导体工艺里,管式炉常用于各类热处理环节,像氧化、扩散、退火等工艺,这些工艺对半导体材料的性能塑造起着决定性作用,从根本上影响着半导体器件的质量与性能。扩散工艺同样离不开管式炉。在800-1100°C的高温下,掺杂原子,如硼、磷等,从气态源或固态源扩散进入硅晶格。这一过程对于形成晶体管的源/漏区、阱区以及调整电阻至关重要。虽然因横向扩散问题,扩散工艺在某些方面逐渐被离子注入替代,但在阱区形成、深结掺杂等特定场景中,管式炉凭借其独特优势,依然发挥着不可替代的作用。配备真空系统的管式炉,为化合物半导体外延生长提供高纯度工艺环境。江苏智能管式炉合金炉
可通入多种保护气氛并配合真空系统,减少半导体加工中材料氧化损耗。广州赛瑞达管式炉POCL3扩散炉
在半导体器件制造中,绝缘层的制备是关键环节,管式炉在此发挥重要作用。以PECVD(等离子体增强化学气相沉积)管式炉为例,其利用低温等离子体在衬底表面进行化学气相沉积反应。在反应腔体中,射频辉光放电产生等离子体,其中包含大量活性粒子。这些活性粒子与进入腔体的气态前驱物发生反应,经过复杂的化学反应和物理过程,生成的固态物质沉积在置于管式炉的衬底表面,形成高质量的绝缘层薄膜。管式炉配备的精确温度控制系统,可根据不同绝缘材料的制备要求,精确调节反应温度,确保薄膜生长过程稳定进行。同时,气体输送系统能够精确控制各种前驱物的流入量和比例,保证每次制备的绝缘层薄膜在成分、厚度和性能等方面具有高度的一致性和重复性,为提高半导体器件的电气绝缘性能和可靠性奠定基础。广州赛瑞达管式炉POCL3扩散炉