半導(dǎo)體擴(kuò)散設(shè)備是用于將雜質(zhì)原子（如硼、磷、砷等）引入半導(dǎo)體襯底（如硅片）的工藝設(shè)備，主要通過高溫?cái)U(kuò)散或離子注入等方式實(shí)現(xiàn)摻雜。以下是常見的半導(dǎo)體擴(kuò)散設(shè)備及其分類：

一、熱擴(kuò)散設(shè)備（高溫爐管）

1. 臥式擴(kuò)散爐（Horizontal Furnace）

原理：

硅片放置在石英舟中，通過惰性氣體（如氮?dú)狻鍤猓┹d入摻雜氣體，在高溫（$800～1200$800～1200℃）下使雜質(zhì)原子擴(kuò)散進(jìn)入硅片。

特點(diǎn)：

適用于大批量生產(chǎn)，一次可處理多片（如數(shù)百片）。

溫度均勻性高，但能耗較高。

應(yīng)用：
傳統(tǒng)硼/磷擴(kuò)散工藝，如制造晶體管的源漏極或形成歐姆接觸。2. 立式擴(kuò)散爐（Vertical Furnace）

原理：
硅片垂直排列在爐管內(nèi)，摻雜氣體從頂部注入，依靠重力和氣流均勻分布。

特點(diǎn)：

占地面積小，適合小批量或研發(fā)用途。

溫度控制更精準(zhǔn)，但產(chǎn)能較低。

應(yīng)用：
制程中的淺結(jié)擴(kuò)散（如低能量硼擴(kuò)散）。

二、離子注入設(shè)備

1. 高能離子注入機(jī)（High-Energy Implanter）

原理：
通過電場加速雜質(zhì)離子至高能量（$10～100$10～100keV），直接轟擊硅片表面，形成淺結(jié)摻雜。

特點(diǎn)：

摻雜深度和濃度可控，精度高（納米級）。

可進(jìn)行掩模對準(zhǔn)（如光刻膠定義區(qū)域）或傾斜注入（如傾斜角調(diào)整）。

應(yīng)用：
超淺結(jié)（USJ）制備，如MOSFET源漏極、柵極摻雜

2. 等離子體浸沒離子注入（PIII）設(shè)備

原理：
將硅片浸泡在等離子體中，通過脈沖高壓使雜質(zhì)離子垂直注入硅片，無需掃描束流。

特點(diǎn)：

大面積均勻注入，效率高。

適合低能量、高劑量摻雜（如功率器件電極）。

應(yīng)用：
功率半導(dǎo)體（如IGBT）的重?fù)诫s層制備。

三、快速熱處理設(shè)備（RTP）

1. 激光退火設(shè)備（Laser Annealing Tool）

原理：
利用激光束（如準(zhǔn)分子激光、連續(xù)波激光）瞬間加熱硅片表面，使摻雜原子激活并修復(fù)損傷。

特點(diǎn)：

超快速加熱（毫秒級），避免熱預(yù)算影響底層結(jié)構(gòu)。

適用于超淺結(jié)退火。

應(yīng)用：
制程中離子注入后的激活退火（如10nm以下節(jié)點(diǎn)）。

2. 閃光燈退火設(shè)備（Flash Lamp Annealing）

原理：
通過高亮度閃光燈（Xe燈）瞬間釋放強(qiáng)光脈沖，均勻照射硅片表面實(shí)現(xiàn)快速退火。

特點(diǎn)：

大面積均勻加熱，成本低。

適合多晶硅或非晶硅的固相結(jié)晶。

應(yīng)用：
太陽能電池、OLED顯示面板中的薄膜晶體管（TFT）制備。

四、特殊摻雜設(shè)備

1、分子束外延（MBE）設(shè)備

原理：

在超高真空環(huán)境中，通過分子束精確控制雜質(zhì)原子沉積到襯底表面，實(shí)現(xiàn)單原子層摻雜。

特點(diǎn)：

原子級精度，用于超薄層摻雜（如量子阱結(jié)構(gòu)）。

需極低氣壓（$10^{?}$10?9Torr），成本高。

應(yīng)用：
化合物半導(dǎo)體（如GaAs、InP）的異質(zhì)結(jié)外延生長。

2. 化學(xué)氣相沉積（CVD）摻雜設(shè)備

原理：
通過反應(yīng)氣體在高溫下分解，在硅片表面沉積摻雜層。

特點(diǎn)：

適合大面積均勻摻雜（如多晶硅柵極摻雜）。

需控制氣體流量和溫度梯度。

應(yīng)用：
柵極氧化層摻雜或應(yīng)變硅（Strained Silicon）技術(shù)。