臭氧氧化退火工藝：原理、應用環節與核心設備

一、原理與用法

先利用臭氧強氧化性在低溫下（200-400℃）氧化襯底 / 薄膜表面，形成均勻氧化層或消除懸掛鍵；再通過退火（300-800℃，氧氣 / 真空氛圍）修復晶格缺陷、提升氧化層致密性、優化界面態。

可 “原位臭氧氛圍退火”：在臭氧環境中直接退火，同步實現氧化與缺陷修復，適用于低熱預算場景。

二、應用環節

半導體器件鈍化：多晶硅太陽電池邊緣刻蝕后，臭氧氧化形成 SiOx 預氧化層，再經退火配合 SiNx 疊層膜提升鈍化質量，降低表面復合，提高效率。

超導體摻雜調控：銅氧化物單晶表面經臭氧 / 真空退火，實現表面摻雜濃度連續調控，覆蓋超導相區。

鐵電薄膜后處理：HZO 鐵電薄膜與 TiN 電極界面經臭氧氧化，再低溫退火形成 TiO?界面層，增強鐵電性與熱穩定性。

光刻后表面凈化：氧化去除底部膜層殘留胺基，防止光刻膠毒化，保障圖形精度。

三、臭氧氧化退火工藝的核心設備

專用臭氧退火爐（管式 / 箱式）

結構：臭氧發生與進氣系統、控溫加熱腔（多區控溫）、真空 / 氣氛控制模塊、尾氣處理單元。

適配工藝：原位臭氧氛圍退火（200-800℃），同步氧化與缺陷修復，適合半導體晶圓、光伏硅片的鈍化與界面優化。

典型應用：多晶硅太陽電池邊緣臭氧氧化 + 退火鈍化，HZO 鐵電薄膜界面改性。

氧化爐 / 快速熱退火（RTA）設備

結構：立式 / 臥式爐管、快速升降溫模塊、臭氧 / 氧氣混合進氣、石英舟 / 晶圓載具。

適配工藝：先臭氧低溫氧化（200-400℃），再切換氧氣 / 真空氛圍高溫退火（600-1100℃），適合需要高溫致密化的氧化層制備。

典型應用：功率半導體襯底氧化層生長與缺陷修復，先進邏輯芯片柵極氧化層后處理。

集成式臭氧處理線（光伏專用）

結構：水蒸氣清洗箱→干燥箱→臭氧氧化箱→退火箱→輸送帶，配合在線臭氧濃度監控與尾氣破壞器。

適配工藝：硅片清洗后連續式臭氧氧化 + 退火，適配 PERC/TOPCon 電池量產線。

典型應用：抗 PID 太陽能電池的背面預氧化與退火鈍化。

四、北京同林臭氧源設備

3S-T10臭氧發生器，臭氧濃度10-120mg/L，10圈旋鈕操作，臭氧產量10g/h

Atlas P30高濃度臭氧發生器，臭氧濃度10-220mg/L，觸屏操作，臭氧產量30g/h

803N 高濃度臭氧發生器，臭氧濃度10-220mg/L，旋鈕操作，臭氧產量8g/h

M1000高純度臭氧發生器，臭氧濃度1-100mg/L，10圈旋鈕操作，臭氧產量1g/h