Félvezető eljárás és berendezések (3/7) – fűtési folyamat és berendezések

1. Áttekintés

A hevítés, más néven termikus feldolgozás olyan gyártási eljárásokra utal, amelyek magas hőmérsékleten működnek, általában magasabb, mint az alumínium olvadáspontja.

A hevítési folyamatot általában magas hőmérsékletű kemencében hajtják végre, és olyan főbb folyamatokat foglal magában, mint az oxidáció, a szennyeződések diffúziója és a kristályhibák kijavítására szolgáló izzítás a félvezetőgyártásban.

Oxidáció: Ez egy olyan folyamat, amelyben egy szilícium ostyát oxidálószerek, például oxigén vagy vízgőz atmoszférájába helyeznek magas hőmérsékletű hőkezelés céljából, ami kémiai reakciót vált ki a szilícium lapka felületén, és oxidfilmet képez.

Szennyeződiffúzió: a hődiffúziós elvek magas hőmérsékleten történő alkalmazására utal, hogy szennyező elemeket vigyenek be a szilícium szubsztrátumba a folyamatkövetelményeknek megfelelően, hogy az adott koncentráció-eloszlású legyen, ezáltal megváltozzon a szilícium anyag elektromos tulajdonságai.

A lágyítás a szilícium lapka ionimplantáció utáni felmelegítésének folyamatára vonatkozik, hogy kijavítsák az ionbeültetés okozta rácshibákat.

Az oxidációhoz/diffúzióhoz/hevítéshez három alapvető berendezéstípus létezik:

• Vízszintes kemence;
• Függőleges kemence;
• Gyorsfűtéses kemence: gyors hőkezelő berendezés

A hagyományos hőkezelési eljárások elsősorban hosszú távú, magas hőmérsékletű kezelést alkalmaznak az ionbeültetés okozta károk kiküszöbölésére, hátránya azonban a hiányos hibaeltávolítás és a beültetett szennyeződések alacsony aktiválási hatékonysága.

Ezen túlmenően a magas lágyítási hőmérséklet és a hosszú idő miatt a szennyeződések újraeloszlása ​​valószínűsíthető, ami nagy mennyiségű szennyeződést okoz, amely diffundál, és nem felel meg a sekély csomópontok és a szűk szennyeződés-eloszlás követelményeinek.

Az ion-beültetett ostyák gyors hőkezelése gyors hőkezelési (RTP) berendezéssel olyan hőkezelési eljárás, amely az egész ostyát egy bizonyos hőmérsékletre (általában 400-1300°C-ra) nagyon rövid idő alatt felmelegíti.

A kemencefűtéssel végzett izzításhoz képest előnye a kisebb hőköltség, a szennyeződések kisebb mozgási tartománya az adalékolási területen, a kisebb szennyezés és a rövidebb feldolgozási idő.

A gyors termikus izzítási folyamat sokféle energiaforrást használhat fel, és az izzítási idő tartománya nagyon széles (100-tól 10-9 mp-ig, például lámpaláz, lézeres lágyítás stb.). Teljesen képes aktiválni a szennyeződéseket, miközben hatékonyan elnyomja a szennyeződések újraeloszlását. Jelenleg széles körben használják a 200 mm-nél nagyobb szeletátmérőjű csúcskategóriás integrált áramkörök gyártási folyamataiban.

2. Második fűtési folyamat

2.1 Oxidációs folyamat

Az integrált áramkör gyártási folyamatában két módszer létezik a szilícium-oxid filmek kialakítására: termikus oxidáció és leválasztás.

Az oxidációs folyamat azt a folyamatot jelenti, amelyben a szilícium lapkák felületén termikus oxidációval SiO2 képződik. A termikus oxidációval előállított SiO2 filmet széles körben használják az integrált áramkörök gyártási folyamatában kiváló elektromos szigetelési tulajdonságai és az eljárás megvalósíthatósága miatt.

Legfontosabb alkalmazásai a következők:

• Védje az eszközöket a karcolásoktól és szennyeződésektől;
• A töltött hordozók térelszigetelésének korlátozása (felületi passziválás);
• Dielektromos anyagok kapu-oxidban vagy tárolócella-szerkezetekben;
• Implantátum maszkolás doppingolásnál;
• Dielektromos réteg a fém vezetőrétegek között.

(1)Eszközvédelem és leválasztás

Az ostya (szilícium ostya) felületén termesztett SiO2 hatékony zárórétegként szolgálhat a szilíciumban lévő érzékeny eszközök elkülönítésére és védelmére.

Mivel a SiO2 kemény és nem porózus (sűrű) anyag, így hatékonyan lehet vele izolálni az aktív eszközöket a szilícium felületén. A kemény SiO2 réteg megvédi a szilícium lapkát a karcolásoktól és a gyártási folyamat során előforduló sérülésektől.

(2)Felületi passziválás

Felületi passziválás A termikusan termesztett SiO2 fő előnye, hogy csökkentheti a szilícium felületi állapotának sűrűségét azáltal, hogy korlátozza a lógó kötéseket, ezt a hatást felületi passzivációnak nevezik.

Megakadályozza az elektromos károsodást és csökkenti a nedvesség, ionok vagy más külső szennyeződések által okozott szivárgó áram útját. A kemény SiO2 réteg megvédi a Si-t a karcolásoktól és az utógyártás során előforduló gyártási károktól.

A Si felületen növesztett SiO2 réteg meg tudja kötni a Si felületen lévő elektromosan aktív szennyeződéseket (mobilion szennyeződés). A passziválás a csomóponti eszközök szivárgó áramának szabályozásához és a stabil gate oxidok termesztéséhez is fontos.

Kiváló minőségű passziváló rétegként az oxidrétegnek olyan minőségi követelményei vannak, mint az egyenletes vastagság, nincs lyukak és üregek.

Egy másik tényező az oxidréteg Si felületi passziváló rétegként való használatában az oxidréteg vastagsága. Az oxidrétegnek elég vastagnak kell lennie ahhoz, hogy megakadályozza a fémréteg feltöltődését a szilícium felületén felhalmozódó töltés miatt, ami hasonló a közönséges kondenzátorok töltéstárolási és lebontási jellemzőihez.

A SiO2 hőtágulási együtthatója is nagyon hasonló a Si-hez. A szilícium lapkák a magas hőmérsékletű folyamatok során kitágulnak, és hűtés közben összehúzódnak.

A SiO2 a Si sebességéhez nagyon közeli sebességgel tágul vagy zsugorodik, ami minimálisra csökkenti a szilícium lapka elhajlását a termikus folyamat során. Ezzel elkerülhető az oxidfilm elválasztása a szilícium felületről a filmfeszültség miatt.

(3)Gate oxid dielektrikum

A MOS technológiában leggyakrabban használt és legfontosabb kapu-oxid szerkezethez rendkívül vékony oxidréteget használnak dielektromos anyagként. Mivel a kapu-oxid réteg és az alatta lévő Si a kiváló minőség és stabilitás jellemzőivel rendelkezik, a kapu-oxid réteget általában termikus növesztéssel nyerik.

A SiO2-nak nagy a dielektromos szilárdsága (107 V/m) és nagy az ellenállása (körülbelül 1017Ω·cm).

A MOS-eszközök megbízhatóságának kulcsa a kapu oxidrétegének integritása. A MOS eszközök kapuszerkezete szabályozza az áram áramlását. Mivel ez az oxid az alapja a terepi technológián alapuló mikrochipek működésének,

Ezért alapvető követelmény a kiváló minőség, a kiváló filmvastagság egyenletessége és a szennyeződésmentesség. Szigorúan ellenőrizni kell minden olyan szennyeződést, amely ronthatja a kapu oxidszerkezetének működését.

(4)Doppinggát

A SiO2 hatékony fedőrétegként használható a szilícium felületek szelektív adalékolásához. Miután a szilícium felületén oxidréteg képződik, a maszk átlátszó részében lévő SiO2-t maratják, hogy egy ablakot képezzenek, amelyen keresztül az adalékanyag bejuthat a szilícium lapkába.

Ahol nincsenek ablakok, az oxid képes megvédeni a szilícium felületet és megakadályozni a szennyeződések szétszóródását, ezáltal lehetővé téve a szelektív szennyeződések beültetését.

Az adalékanyagok a SiO2-ban lassan mozognak a Si-hez képest, így csak egy vékony oxidréteg szükséges a dópoló anyagok blokkolásához (megjegyzendő, hogy ez a sebesség hőmérsékletfüggő).

Vékony oxidréteg (pl. 150 Å vastag) is használható azokon a területeken, ahol ionimplantációra van szükség, amivel minimalizálható a szilícium felület károsodása.

Lehetővé teszi a csatlakozási mélység jobb szabályozását a szennyeződések beültetése során azáltal, hogy csökkenti a csatornázási hatást. A beültetés után az oxid szelektíven hidrogén-fluorsavval eltávolítható, hogy a szilícium felület ismét lapos legyen.

(5)Dielektromos réteg a fémrétegek között

A SiO2 normál körülmények között nem vezet áramot, ezért hatékony szigetelő a mikrochipek fémrétegei között. A SiO2 megakadályozhatja a rövidzárlatot a felső fémréteg és az alsó fémréteg között, csakúgy, mint a vezetéken lévő szigetelő megakadályozza a rövidzárlatot.

Az oxid minőségi követelménye, hogy lyukaktól és üregektől mentes legyen. Gyakran adalékolják a hatékonyabb folyékonyság elérése érdekében, ami jobban minimalizálja a szennyeződés diffúzióját. Általában kémiai gőzleválasztással nyerik, nem pedig termikus növekedéssel.

A reakciógáztól függően az oxidációs folyamat általában a következőkre oszlik:

• Száraz oxigénoxidáció: Si + O2→SiO2;
• Nedves oxigén oxidáció: 2H2O (vízgőz) + Si→SiO2+2H2;
• Klórral adalékolt oxidáció: Klórgázt, például hidrogén-kloridot (HCl), diklór-etilén-DCE-t (C2H2Cl2) vagy származékait adják az oxigénhez, hogy javítsák az oxidációs sebességet és az oxidréteg minőségét.

(1)Száraz oxigénoxidációs folyamat: A reakciógáz oxigénmolekulái átdiffundálnak a már kialakult oxidrétegen, elérik a SiO2 és Si határfelületet, reagálnak a Si-val, majd SiO2 réteget képeznek.

A száraz oxigénoxidációval előállított SiO2 sűrű szerkezetű, egyenletes vastagságú, erős injektálási és diffúziós maszkolási képességgel, valamint nagy a folyamat ismételhetőségével. Hátránya, hogy lassú a növekedés.

Ezt a módszert általában jó minőségű oxidációra használják, mint például a gate dielektromos oxidáció, a vékony pufferréteg oxidációja, vagy az oxidáció beindítására és az oxidáció befejezésére vastag pufferréteg oxidációja során.

(2)Nedves oxigén oxidációs folyamat: A vízgőz közvetlenül oxigénben szállítható, vagy hidrogén és oxigén reakciójával nyerhető. Az oxidációs sebesség megváltoztatható a hidrogén vagy a vízgőz és az oxigén parciális nyomásarányának beállításával.

Vegye figyelembe, hogy a biztonság érdekében a hidrogén és az oxigén aránya nem haladhatja meg az 1,88:1-et. A nedves oxigénoxidáció oka az oxigén és a vízgőz jelenléte a reakciógázban, és a vízgőz magas hőmérsékleten hidrogén-oxiddá (HO) bomlik.

A hidrogén-oxid diffúziós sebessége a szilícium-oxidban sokkal gyorsabb, mint az oxigéné, így a nedves oxigén oxidációs sebessége körülbelül egy nagyságrenddel nagyobb, mint a száraz oxigén oxidációs sebessége.

(3)Klórral adalékolt oxidációs folyamat: A hagyományos száraz oxigénoxidáción és nedves oxigénoxidáción túlmenően klórgázt, például hidrogén-kloridot (HCl), diklór-etilén-DCE-t (C2H2Cl2) vagy származékait adhatunk az oxigénhez az oxidációs sebesség és az oxidréteg minőségének javítása érdekében. .

Az oxidációs sebesség növekedésének fő oka, hogy ha klórt adunk az oxidációhoz, akkor a reagens nemcsak vízgőzt tartalmaz, amely felgyorsíthatja az oxidációt, hanem a Si és SiO2 határfelülete közelében is felhalmozódik a klór. Oxigén jelenlétében a klór-szilícium vegyületek könnyen szilícium-oxiddá alakulnak, ami katalizálhatja az oxidációt.

Az oxidréteg minőségének javításának fő oka, hogy az oxidrétegben lévő klóratomok meg tudják tisztítani a nátriumionok aktivitását, ezáltal csökkentve a berendezések és a technológiai alapanyagok nátriumionos szennyeződéséből adódó oxidációs hibákat. Ezért a klóradalékolás részt vesz a legtöbb száraz oxigénoxidációs folyamatban.

2.2 Diffúziós folyamat

A hagyományos diffúzió az anyagok átvitelét jelenti a magasabb koncentrációjú területekről az alacsonyabb koncentrációjú területekre, amíg azok egyenletesen el nem oszlanak. A diffúziós folyamat Fick törvényét követi. Két vagy több anyag között diffúzió léphet fel, és a különböző területek közötti koncentráció- és hőmérséklet-különbségek egyenletes egyensúlyi állapotba vezetik az anyagok eloszlását.

A félvezető anyagok egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy vezetőképességük különböző típusú vagy koncentrációjú adalékanyagok hozzáadásával állítható. Az integrált áramkörök gyártásában ezt a folyamatot általában adalékolási vagy diffúziós eljárásokkal érik el.

A tervezési céloktól függően a félvezető anyagok, például a szilícium, a germánium vagy a III-V vegyületek két különböző, N-típusú vagy P-típusú félvezető tulajdonságot érhetnek el donor- vagy akceptor-szennyeződésekkel való adalékolással.

A félvezető adalékolást főként két módszerrel hajtják végre: diffúzióval vagy ionimplantációval, amelyek mindegyike saját jellemzőkkel rendelkezik:

A diffúziós adalékolás olcsóbb, de az adalékanyag koncentrációja és mélysége nem szabályozható pontosan;

Míg az ionimplantáció viszonylag drága, lehetővé teszi az adalékanyag-koncentráció-profilok pontos szabályozását.

Az 1970-es évek előtt az integrált áramköri grafika jellemzői mérete 10 μm nagyságrendű volt, és általában a hagyományos hődiffúziós technológiát használták doppingolásra.

A diffúziós eljárást főként félvezető anyagok módosítására használják. Különböző anyagok félvezető anyagokba való diffundálásával a vezetőképességük és egyéb fizikai tulajdonságaik megváltoztathatók.

Például a bór háromértékű elem szilíciumba való diffundálásával P-típusú félvezető keletkezik; ötértékű elemek foszfor vagy arzén adalékolásával N-típusú félvezető keletkezik. Amikor egy több lyukkal rendelkező P-típusú félvezető érintkezik egy több elektront tartalmazó N-típusú félvezetővel, PN átmenet jön létre.

Ahogy a jellemzők mérete csökken, az izotróp diffúziós folyamat lehetővé teszi, hogy az adalékanyagok a védőoxidréteg másik oldalára diffundáljanak, ami rövidzárlatot okoz a szomszédos régiók között.

Néhány speciális felhasználástól eltekintve (mint például a hosszú távú diffúzió az egyenletes eloszlású, nagyfeszültségnek ellenálló területek kialakítására) a diffúziós folyamatot fokozatosan felváltotta az ionbeültetés.

A 10 nm alatti technológiai generációban azonban, mivel a háromdimenziós bordás térhatású tranzisztoros (FinFET) készülékben a Fin mérete nagyon kicsi, az ionbeültetés károsítja annak apró szerkezetét. A szilárd forrás diffúziós eljárás alkalmazása megoldhatja ezt a problémát.

2.3 Lebomlási folyamat

A lágyítási eljárást termikus izzításnak is nevezik. Az eljárás abból áll, hogy a szilícium lapkát egy bizonyos ideig magas hőmérsékletű környezetbe helyezik, hogy megváltoztassák a mikroszerkezetet a szilícium lapka felületén vagy belsejében, hogy elérjenek egy meghatározott eljárási célt.

Az izzítási folyamat legkritikusabb paraméterei a hőmérséklet és az idő. Minél magasabb a hőmérséklet és minél hosszabb az idő, annál nagyobb a hőköltségvetés.

A tényleges integrált áramkör gyártási folyamatában a hőköltségvetés szigorúan ellenőrzött. Ha több lágyítási folyamat van a folyamatban, a termikus költségkeret több hőkezelés szuperpozíciójaként fejezhető ki.

A folyamatcsomópontok miniatürizálásával azonban a teljes folyamatban a megengedett hőköltségvetés egyre kisebb lesz, vagyis a magas hőmérsékletű termikus folyamat hőmérséklete és az idő is csökken.

Általában az izzítási folyamatot ionimplantációval, vékonyréteg-leválasztással, fém-szilicid képzéssel és egyéb folyamatokkal kombinálják. A legelterjedtebb az ionbeültetés utáni hőkezelés.

Az ionbeültetés hatással lesz a szubsztrátum atomjaira, amitől azok elszakadnak az eredeti rácsszerkezettől, és károsítják a hordozó rácsát. A termikus lágyítás javíthatja az ionbeültetés okozta rácskárosodást, és a beültetett szennyező atomokat a rácsrésekből a rácshelyekre mozgathatja, ezáltal aktiválva azokat.

A rácssérülések helyreállításához szükséges hőmérséklet körülbelül 500 °C, a szennyeződések aktiválásához pedig körülbelül 950 °C. Elméletileg minél hosszabb a lágyítási idő és minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a szennyeződések aktiválódási aránya, de a túl magas hőköltség a szennyeződések túlzott diffúziójához vezet, ami a folyamatot ellenőrizhetetlenné teszi, és végső soron az eszköz és az áramkör teljesítményének romlását okozza.

Ezért a gyártástechnológia fejlődésével a hagyományos, hosszú távú kemencés lágyítást fokozatosan felváltotta a gyors hőkezelés (RTA).

A gyártási folyamat során néhány speciális fóliát hőkezelési eljárásnak kell alávetni a leválasztás után, hogy megváltoztassák a film bizonyos fizikai vagy kémiai tulajdonságait. Például egy laza film sűrűsödik, megváltoztatva a száraz vagy nedves maratási sebességet;

Egy másik gyakran használt lágyítási eljárás a fém-szilicid képződése során megy végbe. Fémfóliákat, például kobaltot, nikkelt, titánt stb. porlasztanak a szilícium lapka felületére, és viszonylag alacsony hőmérsékleten történő gyors hőkezelés után a fém és a szilícium ötvözetet képezhet.

Bizonyos fémek különböző hőmérsékleti viszonyok között különböző ötvözetfázisokat képeznek. Általában azt remélik, hogy az eljárás során egy olyan ötvözetfázis jön létre, amelynek érintkezési ellenállása és testellenállása alacsonyabb.

A különböző hőköltségvetési követelményeknek megfelelően az izzítási folyamat magas hőmérsékletű kemencében történő izzításra és gyors hőkezelésre oszlik.

• Magas hőmérsékletű kemencecső izzítása:

Ez egy hagyományos lágyítási módszer magas hőmérséklettel, hosszú lágyítási idővel és nagy költségvetéssel.

Egyes speciális eljárásokban, mint például az oxigéninjektálásos izolációs technológia SOI szubsztrátumok előkészítésére és a mélyfúrós diffúziós eljárásokban széles körben alkalmazzák. Az ilyen eljárások általában nagyobb hőköltséget igényelnek a tökéletes rács vagy egyenletes szennyeződés-eloszlás eléréséhez.

• Gyors termikus izzítás:

Ez a szilícium lapkák feldolgozásának folyamata rendkívül gyors felmelegítéssel/hűtéssel és a célhőmérsékleten való rövid tartózkodással, amelyet néha gyors hőfeldolgozásnak (RTP) is neveznek.

Az ultrasekély csomópontok kialakítása során a gyors hőkezelés kompromisszumos optimalizálást tesz lehetővé a rácshibák javítása, a szennyeződések aktiválása és a szennyeződések diffúziójának minimalizálása között, és nélkülözhetetlen a fejlett technológiájú csomópontok gyártási folyamatában.

A hőmérséklet-emelkedés/esés folyamat és a célhőmérsékleten való rövid tartózkodás együttesen alkotják a gyors termikus izzítás hőköltségét.

A hagyományos gyors hőkezelésnek körülbelül 1000°C a hőmérséklete, és másodpercekig tart. Az elmúlt években a gyors hőlágyítás követelményei egyre szigorúbbá váltak, és fokozatosan kifejlődött a gyorslágyítás, a tüskés lágyítás és a lézeres lágyítás, az izzítási idők elérik a milliszekundumot, sőt hajlamosak a mikroszekundumok és szubmikroszekundumok felé fejlődni.

3. Három fűtési folyamat berendezés

3.1 Diffúziós és oxidációs berendezések

A diffúziós eljárás főként a magas hőmérsékletű (általában 900-1200 ℃) hőmérsékleti diffúzió elvét alkalmazza, hogy a szilícium szubsztrátumba a kívánt mélységben szennyező elemeket építsen be, hogy specifikus koncentráció-eloszlást adjon annak érdekében, hogy megváltoztassák a szilícium hordozó elektromos tulajdonságait. anyagból és félvezető eszköz szerkezetet alkotnak.

A szilícium integrált áramköri technológiában a diffúziós eljárást PN átmenetek vagy alkatrészek, például ellenállások, kondenzátorok, összekötő vezetékek, diódák és tranzisztorok készítésére használják integrált áramkörökben, valamint az alkatrészek közötti leválasztásra is.

Mivel a doppingkoncentráció eloszlását nem lehet pontosan szabályozni, a diffúziós eljárást fokozatosan felváltotta az ionimplantációs adalékolási eljárás a 200 mm-es és nagyobb lapátátmérőjű integrált áramkörök gyártásában, de kis mennyiséget még mindig használnak a nehézben. doppingolási folyamatok.

A hagyományos diffúziós berendezések főként vízszintes diffúziós kemencék, és van néhány függőleges diffúziós kemence is.

Vízszintes diffúziós kemence:

Ez egy hőkezelő berendezés, amelyet széles körben használnak 200 mm-nél kisebb szeletátmérőjű integrált áramkörök diffúziós folyamatában. Jellemzői, hogy a fűtő kemence teste, a reakciócső és az ostyákat szállító kvarccsónak mind vízszintesen vannak elhelyezve, így rendelkezik az ostyák közötti jó egyenletesség folyamatjellemzőivel.

Nemcsak az integrált áramkörök gyártósorának egyik fontos front-end berendezése, hanem széles körben használják diffúziós, oxidációs, lágyítási, ötvözési és egyéb iparágakban, például diszkrét eszközökben, teljesítményelektronikai eszközökben, optoelektronikai eszközökben és optikai szálakban. .

Függőleges diffúziós kemence:

Általában a 200 mm és 300 mm átmérőjű ostyák integrált áramköri folyamatában használt szakaszos hőkezelő berendezésre utal, amelyet általában függőleges kemenceként ismernek.

A függőleges diffúziós kemence szerkezeti jellemzői, hogy a fűtő kemence teste, reakciócső és az ostyát szállító kvarchajó mind függőlegesen, az ostya pedig vízszintesen helyezkedik el. Jellemzői a jó egyenletesség az ostyán belül, a magas fokú automatizálás és a stabil rendszerteljesítmény, amely megfelel a nagyméretű integrált áramköri gyártósorok igényeinek.

A függőleges diffúziós kemence a félvezető integrált áramkörök gyártósorának egyik fontos berendezése, és gyakran használják a kapcsolódó folyamatokban a teljesítményelektronikai eszközök (IGBT) és így tovább.

A függőleges diffúziós kemence alkalmazható oxidációs folyamatokhoz, például száraz oxigénoxidációhoz, hidrogén-oxigén szintézises oxidációhoz, szilícium-oxinitrid oxidációhoz és vékonyréteg-növekedési folyamatokhoz, például szilícium-dioxidhoz, poliszilíciumhoz, szilícium-nitridhez (Si3N4) és atomi réteges lerakáshoz.

Gyakran használják magas hőmérsékletű izzítási, réz lágyítási és ötvözési eljárásokban is. A diffúziós folyamat szempontjából a függőleges diffúziós kemencéket néha nehéz adalékolási eljárásokban is használják.

3.2 Gyors lágyító berendezés

A Rapid Thermal Processing (RTP) berendezés olyan egyszeletű hőkezelő berendezés, amely gyorsan képes az ostya hőmérsékletét a folyamat által megkívánt hőmérsékletre (200-1300°C) emelni és gyorsan lehűteni. A fűtési/hűtési sebesség általában 20-250°C/s.

Az RTP berendezések az energiaforrások széles skáláján és az izzítási időn túlmenően más kiváló folyamatteljesítménnyel is rendelkeznek, mint például a kiváló hőköltség-szabályozás és a jobb felületi egyenletesség (különösen a nagy méretű ostyák esetében), az ionbeültetés okozta lapkák sérüléseinek javítása, ill. több kamra különböző folyamatlépéseket futtathat egyszerre.

Ezenkívül az RTP berendezések rugalmasan és gyorsan átalakíthatják és szabályozhatják a folyamatgázokat, így több hőkezelési folyamat is elvégezhető ugyanabban a hőkezelési folyamatban.

Az RTP berendezést leggyakrabban gyors hőkezelésben (RTA) használják. Az ionimplantáció után RTP berendezésre van szükség az ionimplantáció okozta károsodások kijavításához, az adalékolt protonok aktiválásához és a szennyeződések diffúziójának hatékony gátlásához.

Általánosságban elmondható, hogy a rácshibák kijavításának hőmérséklete körülbelül 500 °C, míg az adalékolt atomok aktiválásához 950 °C szükséges. A szennyeződések aktiválódása összefügg az idővel és a hőmérséklettel. Minél hosszabb az idő és minél magasabb a hőmérséklet, annál teljesebben aktiválódnak a szennyeződések, de ez nem kedvez a szennyeződések diffúziójának gátlásának.

Mivel az RTP berendezés gyors hőmérséklet-emelkedés/esés és rövid időtartamú jellemzőkkel rendelkezik, az ionimplantáció utáni lágyítási folyamattal optimális paraméterválasztás érhető el a rácshibák javítása, a szennyeződés aktiválása és a szennyeződés diffúzió gátlása között.

Az RTA főként a következő négy kategóriába sorolható:

(1)Tüske lágyítás

Jellemzője, hogy a gyors felfűtési/hűtési folyamatra fókuszál, de alapvetően nincs hőmegőrzési folyamata. A tüskés lágyítás nagyon rövid ideig marad a magas hőmérsékleti ponton, és fő funkciója az adalékelemek aktiválása.

A tényleges alkalmazásokban az ostya egy bizonyos stabil készenléti hőmérsékleti ponttól gyorsan felmelegszik, és a célhőmérséklet elérése után azonnal lehűl.

Mivel a célhőmérséklet-ponton (azaz a csúcshőmérséklet-ponton) a karbantartási idő nagyon rövid, az izzítási folyamat maximalizálhatja a szennyeződés aktiválódásának mértékét és minimalizálhatja a szennyeződés diffúziójának mértékét, miközben jó hibajavító tulajdonságokkal rendelkezik, ami magasabb eredményt eredményez. kötési minőség és alacsonyabb szivárgási áram.

A tüskés lágyítást széles körben használják ultrasekély csatlakozási folyamatokban 65 nm után. A tüskés lágyítás folyamatparaméterei főként a csúcshőmérsékletet, a csúcs tartózkodási időt, a hőmérséklet eltérést és az ostya ellenállását tartalmazzák a folyamat után.

Minél rövidebb a csúcs tartózkodási ideje, annál jobb. Ez elsősorban a hőmérséklet-szabályozó rendszer fűtési/hűtési sebességétől függ, de néha a kiválasztott folyamatgáz-atmoszféra is hatással van rá.

Például a hélium kis atomtérfogatú és gyors diffúziós sebességgel rendelkezik, ami elősegíti a gyors és egyenletes hőátadást, és csökkentheti a csúcsszélességet vagy a csúcs tartózkodási idejét. Ezért néha a héliumot választják a fűtés és a hűtés elősegítésére.

(2)Lámpa izzítása

A lámpa hőkezelési technológiáját széles körben használják. A halogén lámpákat általában gyors izzító hőforrásként használják. Magas fűtési/hűtési sebességük és precíz hőmérsékletszabályozásuk megfelel a 65 nm feletti gyártási folyamatok követelményeinek.

A 45 nm-es eljárás szigorú követelményeit azonban nem tudja maradéktalanul teljesíteni (a 45 nm-es folyamat után, amikor a logikai LSI nikkel-szilícium érintkezése megtörténik, a lapkát gyorsan fel kell melegíteni 200 °C-ról 1000 °C fölé, ezredmásodpercek alatt, így általában lézeres lágyítás szükséges).

(3)Lézeres izzítás

A lézerrel történő lágyítás az a folyamat, amikor közvetlenül lézerrel gyorsan növelik az ostya felületének hőmérsékletét, amíg az elég lesz a szilíciumkristály megolvadásához, ezáltal erősen aktiválódik.

A lézeres lágyítás előnyei a rendkívül gyors felmelegedés és az érzékeny szabályozás. Nem igényel izzószál melegítést, és alapvetően nincs probléma a hőmérsékleti késleltetéssel és az izzószál élettartamával.

Technikai szempontból azonban a lézeres lágyítás szivárgási áram- és maradékhiba-problémákkal jár, amelyek szintén hatással lesznek az eszköz teljesítményére.

(4)Flash lágyítás

A gyorslágyítás egy olyan lágyítási technológia, amely nagy intenzitású sugárzást használ az ostyák tüskés lágyítására egy adott előmelegítési hőmérsékleten.

Az ostyát 600-800°C-ra előmelegítik, majd nagy intenzitású sugárzást alkalmaznak rövid ideig tartó impulzusos besugárzásra. Amikor az ostya csúcshőmérséklete eléri a szükséges izzítási hőmérsékletet, a sugárzás azonnal kikapcsol.

Az RTP berendezéseket egyre gyakrabban használják a fejlett integrált áramkörök gyártásában.

Amellett, hogy széles körben használják az RTA folyamatokban, az RTP berendezéseket a gyors termikus oxidációban, a gyors termikus nitridálásban, a gyors termikus diffúzióban, a gyors kémiai gőzleválasztásban, valamint a fém-szilicid-képző és epitaxiális folyamatokban is elkezdték használni.

—————————————————————————————————————————————————— ——

Semicera tud nyújtanigrafit alkatrészek,puha/merev filc,szilícium-karbid alkatrészek,CVD szilícium-karbid alkatrészek, ésSiC/TaC bevonatú alkatrészekteljes félvezető eljárással 30 nap alatt.

Ha érdeklik a fenti félvezető termékek,kérjük, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk első alkalommal.

Tel: +86-13373889683

WhatsAPP: +86-15957878134

Email: sales01@semi-cera.com