扩散炉电气系统的设计与维护

扩撒炉电气系统设计与维护

摘要：随着国内太阳能产业的不断发展壮大，国内太阳能设备的生产也变

得越来越成熟。整个电池片生产环节中扩散环节是形成P-N结的过程，是整

个电池片生产过程的核心环节。对扩散过程的严格要求无疑是对扩散设备性能

的严格要求。扩散工艺过程中温度控制系统能否按照工艺过程良好的控温直接

关系到扩散整个反应过程的质量好坏。因此扩散设备的温度控制系统的优劣是

衡量扩散设备性能的关键。而衡量扩散设备优劣的关键则是其温度控制的性

能。针对传统的扩散炉控制系统的温度控制精度、生产工艺控制能力等较低的

现状,提出了一种以PLC为核心的扩散炉智能控制系统。该系统将模糊控制算

法引入传统的扩散炉控制系统，利用模糊控制规则自适应地在线对量化因子进

行修改。应用结果表明：该系统有效地实现了对多工位扩散炉温度工艺曲线和

辅助工艺的自动控制，提高了温度控制精度以及工作效率。

关键词：扩散炉；系统设计；维护

目录

1引言..............................................................3

2研究现状..........................................................3

3扩散炉发展简史....................................................4

4炉温度控制系统...............................................8

4.1温度串级控制单元............................................8

4.2控温原理....................................................9

4.3硬件电路和软件的实现.......................................10

4.3.1双向可控硅...........................................10

4.3.2可控硅过零触发电路...................................11

4.4PID控温....................................................14

参考文献............................................................19

1引言

随着石油，煤炭等不可再生能源的大量使用，这些一次能源在不久的几十

年至百年后会在地球上消失。能源是人类社会之所以能够飞速发展的原因，随

着石油，煤炭等一次能源的日益枯竭，能源危机也不断的向人类敲响了警钟。

人类急需一种替代能源，而且这种能源能够取之不竭，用之不尽。太阳能无疑

成为了首选，它有着别的能源很多所不具有的优势，所以近几十年来太阳能电

池从实验室到工厂的大规模流水线生产，都说明太阳能是未来人类所赖以生存

和发展的新能源！

随着国内太阳能产业的不断发展壮大，国内太阳能设备的生产也变得越来

越成熟。整个电池片生产环节中扩散环节是形成P-N结的过程，是整个电池

片生产过程的核心环节。对扩散过程的严格要求无疑是对扩散设备性能的严格

要求。扩散，艺过程中温度控制系统能否按照，艺过程良好的控温直接关系到

扩散整个反应过程的质量好坏。因此扩散设备的温度控制系统的优劣是衡量扩

散设备性能的关键。而衡量扩散设备优劣的关键则是其温度控制的性能。

2研究现状

进入21世纪，电子信息产业的持续高速发展激励和带动了集成电路产业

的发展，这就为微电子产业发展提供了空前广阔的发展空间，也为半导体专用

设备提供了巨大的市场潜力。

从微电子行业发展看，半导体器件设计向高密度、高集成度的方向迅速发

展，对半导体集成电路新工艺、新技术、新设备提出了越来越高的要求。当前

硅片的尺寸由直径150mm发展到300mm,超大规模集成电路（ULSI）的特征

尺寸已从0.5um、035um发展到0.25um,集成密度高达1千万个元件，而

且预计到2010年ULSI特征线宽要达到0.07Um,其芯片集成度达10亿个元件

在所有半导体专用设备中，扩散炉是集成电路生产线前工序的重要工艺设备之

一，它的主要用途是对半导体进行掺杂，即在高温条件下将掺杂材料扩散入硅

片，从而改变和控制半导体内杂质的类型、浓度和分布，以便建立起不同的电

(4)高温扩散及硅片破碎时，立式炉不需要清洗反应管和石英舟，反应部位

的粘附物、颗粒少。

经过多年的努力，扩散炉已经形成了国内市场，成了能够替代进口的产品，

卧式扩散炉与国外差距已很小。

随着中国半导体技术将蓬勃发展，立式扩散/氧化炉是8英寸深亚微米集

成电路生产线的必备的重要设备之一，立式扩散/氧化炉将成为集成电路生产

线主要设备。国外公司一直看着中国这个大市场，他们研究发展了立式扩散/

氧化炉，现在能够提供适用于12英寸硅片工艺要求的产品，而且技术已经成

熟。国内这方面研究起步较晚，加上各种因素，立式扩散/氧化炉目前与国外

还有较大差距，一些设备制造单位正加快步伐，开发出能够适合市场需求的产

品

发展我国半导体集成电路及设备产业也有许多有利因素和不利因素

(1)在今后相当一段时间我国有着非常大的半导体集成电路市场需求；

(2)在半导体设备研制经验方面已有几十年的历史，积累了许多经验

(3)现在我们有更多的途径与国外进行技术交流，学习先进技术；

(4)我国制定了许多有利于高新技术发展的政策；

(5)入WTO加快了我们融入国际市场的步伐

另外国外新旧设备对我们的市场冲击较大；我们设备总体技术水平比较落

后，与工艺结合不够紧密等不利因素北京建中机器厂是我国电子工业专用设备

行业的骨干企业，从成立之初至今长期从事半导体集成电路生产设备的开发、

研究和制造，产品遍布全国。二十世纪六十年代中期就开始为我国第一条国产

化半导体生产线生产成套设备。七十年代完成了国家“696”重点工程，为我

国早期电子产品的发展做出了突出贡献。自八十年代起连续承担并完成了国家

下达的“六五”、“七五”、“八五”、“九五”等大规模集成电路重点设备的科技

攻关任务，包括国家“八五”、“九五”军用微电子科技攻关“9011”、“9711”

工程的配套任务，开发出了大批集成电路及半导体专用设备，多次获得国家和

电子部科技进步奖。

散炉是北京建中机器厂的重要设备，经过几十年的发展，现已发展为以程

控炉、微控炉、LPCVD、卧式PECVD、特型炉［包括扩散炉衍生产品)等几大

类几十个品种的产品，并将在今后推出适合当前集成电路工艺要求扩散炉产

品。下面介绍一下已经成熟的扩散及相关产品

（1）程控炉产品介绍

控扩散炉主要供集成电路、分立器件、微乩械等生产线2〃~8"硅片做扩

散、氧化、退火、合金等工艺使用。设备标准配置由四个部分组成：即控制柜、

扩散炉主机、净化工作台、气源柜。性能优良，操作便捷，结构紧凑，外型美

观，用户可以根据自身工艺的需要自行选择配置。

主要特点：

1）口智能控制器，具有PID自整定功能，可显示当前工艺参数和设备的工作状

态，能对炉温、阀门进行自动控制，并管理全部工艺时序；

2）具有可编程的升、降温功能，可以很方便地设置和修改工艺曲线和控制参数

3）具有超温报警、极限超温报警、报警安全保护功能：

4）以存储多条工艺曲线，每条工艺曲线最多有九步，曲线间可以任意链接、重

复。

（1）炉产品介绍

微控扩散系统主要供集成电路生产线2"~6〃硅片做扩散、氧化、退火等

工艺使用。设备标准配置由五个部分组成：即控制柜、净化工作台、送料装

置、扩散炉主机、气源柜。技术先进，自动化程度高，结构紧凑、功能齐仝。

主要特点：

1）动化程度高，除装卸石英舟外，其余全部由微机控制；

2）采用PC总线工业控制主机，操作方便，具有良好的人机界面；

3）具有温区自动分布功能，只需配备自动分布测量热偶，便可以很方便地自动

进行恒温区调整；

4）有多种工艺管路，可供用户灵活选择；

5）采用集散控制技术，设备可靠性和抗干扰能力高；

6）软件系统功能齐全，可存储几十条工艺曲线，随意显示、修改各种工艺参数。

7）具有多种故障预警、报警、报警安全保护和故障自珍断功能。

（3）LPCVD设备介绍

设备主要用于2”~6"硅片淀积Si3N4（氮化硅）、SiO2（氧化硅）、poly-Si

（多晶硅）、PSG（磷硅玻璃）薄膜工艺。设备由计算机控制柜、净化工作台、

加热炉柜、真空排气系统、气路系统、源瓶柜等组成。

主要特点：

1）采用PC总线工业控制系统对温度及工艺过程进行自动控制，可按工艺需要

编制工艺程序，完成工艺控制，自动化程度高；

2）反应室压力采用闭环控制，以保证精确控制系统压力；

3）气路采用VCR连接，保证系统气密性及安全操作；

4）具有严密的安全保护报警系统功能和故障自珍断、记忆功能。

（4）卧式PECVD设M介绍

设备主要用于4"~8"硅片上淀积Si3N4、SiO2、poly-Si薄膜。

主要特点：

1）设备采用PC总线「业控制系统对温度及「艺过程进行自动

控制，可按工艺需要编制工艺程序，完成工艺控制，自动化程度高；

2）采用自动悬臂舟送料装置，悬臂舟与反应室内壁无接触而减少了颗粒的生

成；

3）气路采用VCR连接，保证系统气密性及安全操作；

4）具有严密的安全保护报警系统功能和故障自珍断、记忆功能。

（5）四探针

公司生产四探针的历史与扩散炉一样久远，先后生产过D41-7ZM型，

D41-5A/ZM型，D41-10型等多种四探针测试仪。采用微型计算机控制，全过程

实现自动化的D41-10型四探针测试仪，具有较高的技术性能。目前生产的最

先进的产品是D41-11A型四探针测试仪，它采用工业控制微机进行数据测量和

运算。结合了5A型和10型的优点，又注重实用性，具有较高的性能价格比。

同时，新型全自动四探针口进入设计开发阶段。

半导体集成电路、光电子、微机械和材料科学等的发展不断给专用设备行业提

出新的课题，设备产业的发展要遵循可持续发展的战略；半导体专用设备涉及

多学科交叉，针对不同应用方向需要加强设备与工艺的协作；伴随器件工艺的

发展，设备也要随着发展，提高技术水平，加强市场竞争力；着重开发适用于

8英寸及以上的技术先进、功能完善、性能可靠的扩散/氧化设备。

4炉温度控制系统

4.1温度串级控制单元

系统控制框图如下图.1,图.2所示，工控机采用研华TPC610P计算机，显

示器为工业一体化15〃触摸显示器，通讯接口为RS485,温度控制为SDC45A

山武串级温控仪，触发器采用过零触发电路，功率部件由特种变压器，空气开

关，交流接触器，熔断器，可控硅，等组合而成，加热炉为进口直径8nlm电热

线材绕制而成。

图.1

图.2

4.2控温原理

炉腔中反应管内温度的稳定要靠调节炉管外炉丝的加热功率来控制，就

扩散炉的控温方式而言，炉壁上的热电偶测得的温度不能实时反应出反应管内

的温度变化。因此，相对于炉腔中温度的变化，温度调节系统的动作会有很大

的滞后性。为了提高回温及温度稳定的速度和温区稳定性，设备温度控制环节

选用了控温性能好，响应速度快的双回路串级温度调节系统。

如图Fig.2所示，外热偶与炉腔垂直，五个温区分别用5支直径为0.5mm

长130nlm的S型热电偶。内热偶上炉腔平行，由对应于外热偶位置的5支长短

不一的S型热电偶组成。

置于炉壁处的外热偶与一组PTD调节系统及可控硅触发器，加热功率部

件组成的内环副调节系统，用来控制炉丝加热电流的大小。而位置与外热偶对

应，被放于炉腔中的内热偶则将测得的温度mV值与设定值比较后，与PID1,

PID2及触发，加热系统组成外环主调节回路，来监控炉腔内恒温区的温度变化。

当出现电网电压，环境温度变化等外来干扰时，外热偶最先检测到，并在对炉

温造成影响之前通过调节环节将其校正。而炉腔内由于舟的移动，气流变化等

引起温度变化时，内热偶即可立即检测出来，经比较，运算后迅速调节功率输

出来克服扰动对温度的影响。由于某种原因引起炉温低于设定值时，将会有下

列变化(用于加热系统时，调节器为反作用)；内炉体温度降低，经内热偶检

测到后，反馈到输入端与设定值相比较，这时调节器感受的是一个负偏差，经

比较及PID1运算后的输出就会增加，这也就是说内环负调节器的设定值增加

了.与此同时，由于外炉温降低，经外热偶检测到并反馈到输入端，这时副调

节器感觉到的就是一个比较大的负偏差，经比较及P1D2运算后，输出就要大

幅增加，通过触发器使可控硅的导通角迅速增大，炉丝加热电流急剧增加，从

而使炉子的温度很快恢复到设定值。同样的道理，由于电压升高或降低使炉温

发生变化时，通过内环的调节作用，只需对输出稍作改变，即可该变化影响内

炉温之前便使系统达到稳定。由以上可见，串级调节系统中由于副回路的存在,

改善了被控对象的特性，使调节过程加快，表现在不仅能迅速克服作用于副回

路的干扰，而且对作用于主控对象的干扰也能加速克服过程。因此，副回路具

有先调，粗调，快调的特点，而主回路则具有后调，细调，慢调的特点，并对

副回路没有克服掉的干扰彻底加以克服。通过串级温度调节系统中主，副回路

的共同作用，能有效的提高系统的反应速度，解决原单PIDFI路控温系统存在

的回温时间长等问题。

4.3硬件电路和软件的实现

4.3.1双向可控硅

品闸管又叫可控硅(SiliconControlledRectifier,SCR)。是一种

非常重要的功率器件，可用来做高电压和大电流的控制可控硅器件主要用

在开关方面，使器件从关闭或阻断的状态转换为开启或是导通的状态，反

之亦然。现今的可挖硅器件的额定电流可以从几亳安到5000A以上，额定

电压可以超过100C0V。在性能上，可控硅不仅具有单向导电性，而且还具

有比硅整流元件(俗称〃死硅〃)更为可贵的可控性.它只有导通和关断两种

状态。

图.3晶闸管

要使晶闸管导通，一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压，二是在

它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。晶闸管导通后，松开按钮

开关，去掉触发电压，仍然维持导通状态。

图.4双向可控硅

4.3.2可控硅过零触发电路

(1)双向可控硅在单片机控制系统中可作为功率驱动部件，由于双向可控

硅没有反向耐压问题，控制电路简单，因此特别适合做交流无触点开关使用。

双向可控硅接通的一般都是一些功率较大的用电器，且连接在强电网络中，

其触发电路的抗干扰问题很重要，通常都是通过光电耦合器将单片机控制系

统中的触发信号加载到可控硅的控制极。为减小驱动功率和可控硅触发时产生

的干扰，交流电路双向可控硅的触发常采用过零触发电路。过零触发是指在电

压为零或零附近的瞬间接通。由于采用过零触发，因此上述电路还需要正弦交

流电过零检测电路。

(2)过零检测电路

电路设计如图.5所示，为了提高效率，使触发脉冲与交流电压同步，要

求每隔半个交流电的周期输出一个触发脉冲，且触发脉冲电压应大于4¥,脉

冲宽度应大于20us。图中BT为变压器，TPL521-2为

光电耦合器，起隔离作用。当正弦交流电压接近零时，光电耦合器的两个发光

二极管截止，二极管TI基极的偏置电阻电位使之导通，产生负脉冲信号，力

的输出端接到单片机80C51的外部中断0的输入引脚以引起中断。在中断服

务子程序中使用定INTO，时器累计移相时间然后发出双向可控硅的同步触发

信号。过零检测电路A、B两点电压输出波形如图Fig6所示。

图.5

UA

Fig.6

3过零触发电路

电路如图Fig.7所示，图中M0C3061为光电耦合双向可控硅驱动器,

也属于光电耦合器的一种，用来驱动双向可控硅BCR并且起到隔离的作用，R6

为触发限流电阻，R7为BCR门极电阻，防止误触发，提高抗干扰能力。当单

片机80C51的P1.C引脚输出负脉冲信号时T2导通,M0C3061导通，触发

BCR导通，接通交流负载。另外，若双向可控硅接感性交流负载时，由于电源

电压超前负载电流一个相位角，因此，当负载电流为零时，电源电压为反向

电压，加上感性负载自感电动势el作用，使得双向可控硅承受的电压值远

远超过电源电压。虽然双向可控硅反向导通，但容易击穿，故必须使双向可控

硅能承受这种反向电压。一般在双向可控硅两极间并联一个阻容吸收电路，

实现双向可控硅过电压保护，图Fig.7中的C2、R8为RC阻容吸收电路。

♦SV

4.4PID控温

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，

简称PID控制，乂称P1D调节。PID控制器以其结构简单、稳定性好、工作可

靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能

完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系

统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PTD控制技

术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测

量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI

和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控

制量进行控制的。比例控制是一种最简单的控制方式，其控制器的输出与输入

误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差

(Steady-stateerror)o在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积

分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称

这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(SystemwithSteady-state

Error)o为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误

差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，

积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一

步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态

后无稳态误差。在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差

的变化率)成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现

振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)

组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使

抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该

是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用

仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的

趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等

于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后

的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性.

扩散炉的两组P1D整合在温控仪内部，控温过程中P参数就像汽车的泊门，

而D参数就像刹车。整个控温过程可简述为，通过工控机的I/0界面输入设

定温度值，工控机通过RS485通讯线把数据传送给温控仪，温控仪输出4-20mA

的电流触发信号给触发板，触发板给双向可控硅门极触发脉冲使其导通加热。

加热过程内外热偶时刻把测量温度亳伏值反馈给温控仪，温控仪对检测值进行

分析♦，并进行PID调节，直至温度稳定在设定值。

在所有半导体专用设备中，扩散炉是集成电路生产线前工序的重要工艺设备之

一，它的主要用途是对半导体进行掺杂，即在高温条件下将掺杂材料扩散入硅

片，从而改变和控制半导体内杂质的类型、浓度和分布，以便建立起不同的电

特性区域。虽然某些工艺可以使用离子注入的方法进行掺杂，但是热扩散仍是

最主要、最普遍的掺杂方法。硅的热氧化作用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。氧化方法有干氧氧化和水汽氧化(含氢氧合

成)两种，扩散炉是用这两种氧化方法制备氧化层的必备设备。扩散炉是半导

体集成电路工艺的基础设备，它与半导体工艺互相依存、互相促进、共同发展。

二、扩散炉发展简史扩散炉技术发展大体可以分为四个阶段：第一阶段“965

年以前，这是扩散炉出现阶段，扩散炉随着半导体工艺的产生而出现，这一阶

段的国产扩散炉水平与国外水平差距不大。第二阶段：19651976年，这是扩

散炉功能被逐步完善的阶段。这个阶段是器件半导体进入集成电路时代，因而

对工艺设备的功能提出了许多新的要求。为适应工艺要求，在此阶段逐渐配备

了工艺气路系统，送片系统以及净化台等，炉管口径逐渐加大，可处理3英寸

硅片。第三阶段：19761987年，这是扩散炉在技术上的成熟阶段。这期间半

导体工艺进入VLSI时代，在1983年6英寸生产线已经建立。1987年微细加工

的特征尺寸己达到1um,设备的更新周期大大缩短，为满足工业生产技术发展

的要求，扩散炉技术性能持续改善提高，主要表现形式是硅片尺寸增大，颗粒

污染控制更严格，工艺参数控制更加精确，已经实现温度曲线和工艺时序的全

自动控制，设备可靠性有很大提高，卧式扩散炉技术趋于成熟。第四阶段：

1987......................................................;展到0.25um以下，硅片直径已经增大

到Fig.8PID温度控制

VI选规划前后斜变控温对比

故障问题举例：

某管待机时温区三温度设定值为600,经过一段时间升温到达此温度值，但

还在不停加热，直到了900,并且在两三个小时左右才能稳定，但稳定值是900

附近，这个过程中没有任何报警。

从上面的故障现象，根据加热过程中没有任何报警可以排除以下硬件问题:

A：线路问题（如热偶的补偿导线接线，如果断线会出现断偶报警）

B：可控硅短路（如出现此现象会不停加热，一直加热到报警温度，保护系统

启动，加热跳掉）

（一）程控炉产品介绍程控扩散炉主要供集成电路、分立器件、微机械等生产

线2〃〜8"硅片做扩散、氧化、退火、合金等工艺使用。设备标准配置由四

个部分组成：即控制柜、扩散炉主机、净化工作台、气源柜。性能优良，

操作便捷，结构紧凑，外型美观，用户可以根据自身工艺的需要自行选择配

置。主要特点：1.使用进口智能控制器，具有P1D自整定功能，可显示当

前工艺参数和设备的工作状态，能对炉温、阀门进行自动控制，并管理全部

工艺时序；2.具有可编程的升、降温功能，可以很方便地设置和修改工艺

曲线和控制参数；3.具有超温报警、极限超温报警、报警安全保护功能；4.

可以存储多条工艺曲线，每条工艺曲线最多有九步，曲线间可以任意链接、

重复。（二）微控炉产品介绍微控扩散系统主要供集成电路生产线2”飞〃

硅片做扩散、氧化、退火等T艺使用.设备标准配置由五个部分组成：即控

制柜、净化工作台、送料装置、扩散炉主机、气源柜。技术先进，自动化

程度高，结构紧凑、功能齐全。主要特点：1.自动化程度高，除装卸石英

舟外，其余全部由微机控制；2.采用PC总线工业控制主机，操作方便，具

有良好的人机界面；3.具有温区自动分布功能，只需配备自动分布测量热

偶，便可以很方便地自动进行恒温区调整；4.备有多种工艺管路，可供用

户灵活选择；5.采用集散控制技术，设备可靠性和抗干扰能力高；6.软件

系统功能齐全，可存储几十条工艺曲线，随意显示、修改各种工艺参数。7.

具有多种故障预警、报警、报警安全保护和故障自珍断功能。（三）LPCVD

设备介绍设备主要用于2〃~6〃硅片淀积Si3N4（氮化硅）、SiO2（氧化硅）、

poly-Si（多晶硅）、PSG（磷硅玻璃）薄膜工艺。设备由计算机控制柜、净

化工作台、加热炉柜、真空排气系统、气路系统、源瓶柜等组成。主要特

点：1.采用PC总线工业控制系统对温度及工艺过程进行自动控制，可按工

艺需要编制工艺程序，完成工艺控制，自动化程度高；2.反应室压力采用

闭环控制，以保证精确控制系统压力；3.气路采用VCR连接，保证系统气

密性及安全操作；4.具有严密的安全保护报警系统功能和故障自珍断、记

忆功能。（四）卧式PECVD设备介绍设备主要用于4"~8〃硅片上淀积

Si3N4、Si02、poly-Si薄膜。主要特点：1.设备采用PC总线工业控制

系统对温度及工艺过程进行自动控制，可按工艺需要编制工艺程序，完成

工艺控制，自动化程度高；2.采用自动悬臂舟送料装置，悬臂舟与反应室

内壁无接触而减少了颗粒的生成；3.气路采用VCR连接，保证系统气密性

及安全操作；4.具有严密的安全保护报警系统功能和故障自珍断、记忆功

能。（五）四探针我公司生产四探针的历史与扩散炉一样久远，先后生产过

D41-5/ZM型，D41-5A/ZM型，D41-10型等多种四探针测试仪。采用微型计

算机控制，全过程实现自动化的D41T0型四探针测试仪，具有较高的技术

性能。目前生产的最先进的产品是D41T1A型四探针测试仪，它采用工业控

制微机进行数据测量和运算。结合了5A型和10型的优点，又注重实用性，

具有较高的性能价格比。同时，新型全自动四探针已进入设计开发阶段。四、

结论1.半导体集成电路、光电子、微机械和材料科学等的发展不断给专用

设备行业提出新的课题，设备产业的发展要遵循可持续发展的战略：2.半

导体专用设备涉及多学科交又，针对不同应用方向需要加强设备与工艺的协

作；3.伴随器件工艺的发展，设备也要随着发展，提高技术水平，加强市

场竞争力；4.着重开发适用于8英寸及以上的技术先进、功能完善、性能

可靠的扩散/氧化设备。

根据系统加热控制原理图，可看到加热主要是温控仪控制的，调出温控仪

的P1D参数，同别温控仪对比发现此温控仪的P1D参数明显过大，特别是参数

P,根据PID各个参数在控制中的作用，我们参照其他温控仪的相应参数和此

温区在石英管内的位置特点对PID参数进行更改。更改后给炉温一个小的升温

量（比如20）,观察炉温的上升情况和最后稳定的情况，如果炉温能够在很短

时间内稳定在最后的温度值，说明控温良好。在炉温实际温度为300时:设定

炉温为800,观察炉温的上升情况。如果在合理的时间内炉温上升至800,观

察炉温的过调情况。如果炉温超过800不太多，且在到两小时内稳定在800土

0.5区间，说明控温良好。

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效

应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，碑化绿，硒钿铜等。它们

的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷

可得N型硅，形成P—N结。当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅

材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在

P—N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会

有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换

成电能的过程。晶体硅太阳能电池的制作过程：