В процессе отжига при производстве полупроводниковых чипов и процессе спекания при производстве керамических материалов точное регулирование температурного поля напрямую определяет производительность и качество продукта. Печь быстрого нагрева, благодаря основным преимуществам « кратковременного и эффективного контроля температуры», стала ключевым оборудованием для таких требовательных процессов. Это не просто достижение температуры подъема и падения, но для различных материалов термофизических характеристик и технологических целей, научного регулирования скорости нагрева, времени изоляции, режима охлаждения и других основных параметров, благодаря совместной оптимизации между параметрами для удовлетворения потребностей в электрических характеристиках полупроводниковых чипов и требований к структурной плотности керамических материалов.

В процессе отжига полупроводниковых чиповПечь быстрого нагреваРегулирование параметров должно быть основной целью « активации легированных элементов, устранения дефектов решетки», отдавая приоритет контролируемой скорости нагрева и времени изоляции. Выбор скорости нагрева должен учитывать эффективность и качество чипа - слишком высокая скорость нагрева (более 100°C / s) может привести к тепловому напряжению внутри чипа, вызывая деформацию или даже растрескивание кремниевых пластин; В то время как слишком низкая производительность продлевает технологический цикл и снижает производительность. Для продвинутых процессорных чипов ниже 7 нм скорость нагрева обычно контролируется на уровне 50 - 80°С / с, как для быстрого достижения целевой температуры (обычно 800 - 1000°С), так и для компенсации локальных перепадов температур с помощью системы усреднения тепла в печи. Время изоляции должно точно соответствовать требованиям диффузии легированных элементов, таких как активационный отжиг после ионной инъекции, время изоляции обычно контролируется в течение 10 - 30 секунд, слишком короткая может привести к недостаточной активации легированных элементов, слишком длинная может вызвать чрезмерную диффузию элементов, влияя на точность схемы чипа.

Регулирование параметров процесса спекания керамических материалов фокусируется на « содействии росту зерна, повышении плотности», основное внимание уделяется скорости нагрева, температуре изоляции и способу охлаждения. Скорость нагрева должна быть скорректирована в соответствии с коэффициентом теплопроводности керамических материалов, для средне - и высокопроводной керамики, такой как оксид алюминия, может использоваться скорость нагрева 20 - 30°C / мин; Для низкопроводящей керамики, такой как нитрид кремния, необходимо снизить до 10 - 15°C / мин, чтобы избежать растрескивания заготовки из - за большой разницы температур внутри и снаружи. Температура и время изоляции непосредственно определяют эффект спекания, например, оптимальная температура изоляции для керамики из оксида циркония составляет 1450 - 1550°C, а изоляция в течение 2 - 4 часов позволяет зерну полностью развиваться и избегать чрезмерного роста; Если температура недостаточна или время слишком короткое, керамика может вызвать проблемы низкой плотности и недостаточной прочности. Режим охлаждения с использованием сегментного охлаждения, фаза высокой температуры (более 1000°C) медленное охлаждение (5–10°C / min) уменьшает внутреннее напряжение, фаза низкой температуры может ускорить охлаждение, повысить эффективность производства.

Атмосферный контроль как вспомогательный параметр играет ключевую роль в обоих видах процессов. При отжиге полупроводникового чипа необходимо ввести инертную или восстановительную защитную атмосферу, такую как азот, водород и т. Д. Контроль содержания водорода на 5% - 10% предотвращает окисление кремниевых пластин и в то же время способствует устранению дефектов решетки; Атмосферный выбор керамического спекания должен соответствовать характеристикам материала, спекание оксида алюминия с воздухом, нитрид кремния должен быть защищен азотом, чтобы избежать реакции окисления при высоких температурах. Кроме того, параметры давления в печи также должны быть адаптированы - полупроводниковый отжиг обычно выполняется при атмосферном или микроположительном давлении (0,1 - 0,2 МПа), чтобы предотвратить проникновение внешних примесей; При спекании керамики часть пористой керамики должна быть спечена при отрицательном давлении, чтобы выпустить примеси газа внутри заготовки.

Стоит отметить, что для регулирования параметров печи быстрого нагрева необходимо установить связанную логику « свойства материала - технологические цели - параметры». Благодаря высокоточному датчику температуры (точность ±1°C) и интеллектуальной системе управления, данные о температуре в печи могут собираться в режиме реального времени и автоматически регулироваться параметрами в сочетании с заданной кривой процесса. Например, в керамическом спекании система может динамически оптимизировать время изоляции в соответствии с обратной связью усадки заготовки; При отжиге чипа температура поверхности кремния точно контролируется с помощью оптической технологии измерения температуры, чтобы избежать отклонения температуры, вызванного тепловым излучением.

Ядром регулирования параметров печи быстрого нагрева является « точная адаптация». От управления тепловым напряжением отжига полупроводниковых чипов до повышения плотности спекания керамических материалов тонкая настройка каждого параметра напрямую влияет на качество продукта. Благодаря глубокому пониманию технологического механизма, научному определению скорости нагрева, времени изоляции и других основных параметров, чтобы печь быстрого нагрева могла в полной мере использовать преимущества эффективного контроля температуры, обеспечить прочную гарантию высокого качества производства полупроводниковых и керамических материалов.