1. Panoramica
U riscaldamentu, cunnisciutu ancu u prucessu termale, si riferisce à i prucessi di fabricazione chì operanu à temperature elevate, di solitu più altu ch'è u puntu di fusione di l'aluminiu.
U prucessu di riscaldamentu hè generalmente realizatu in un furnace à alta temperatura è include prucessi maiò, cum'è l'ossidazione, a diffusione di impurità, è l'annealing per a riparazione di difetti di cristalli in a fabricazione di semiconductor.
Oxidazione: Hè un prucessu in u quale un wafer di siliciu hè situatu in una atmosfera di oxidanti, cum'è l'ossigenu o vapor d'acqua per u trattamentu termale à alta temperatura, pruvucannu una reazione chimica nantu à a superficia di l'oblea di siliciu per furmà una film d'ossidu.
Diffusione di impurità: si riferisce à l'usu di i principii di diffusione termale in cundizioni d'alta temperatura per intruduce elementi di impurità in u sustrato di siliciu secondu i bisogni di u prucessu, in modu chì hà una distribuzione di cuncentrazione specifica, cambiendu cusì e proprietà elettriche di u materiale di siliciu.
L'annullamentu si riferisce à u prucessu di riscaldamentu di l'oblea di siliciu dopu l'implantazione di ioni per riparà i difetti di lattice causati da l'implantazione di ioni.
Ci sò trè tippi basi di l'equipaggiu utilizatu per l'ossidazione / diffusione / annealing:
- furnace horizontale;
- furnace verticale;
- Furnace di riscaldamentu rapidu: equipaggiu di trattamentu termale rapidu
I prucessi tradiziunali di trattamentu termale utilizanu principarmenti trattamentu longu à alta temperatura per eliminà i danni causati da l'implantazione di ioni, ma i so svantaghji sò a rimozione incompleta di difetti è a bassa efficienza di attivazione di impurità implantate.
In più, a causa di a temperatura di annealing elevata è longu tempu, a redistribuzione di impurità hè prubabile di accadirà, pruvucannu una grande quantità di impurità à diffondere è falla à scuntrà i bisogni di junctions superficiali è distribuzione di impurità stretta.
L'annealing termale rapidu di wafers implantati in ioni chì utilizanu l'equipaggiu di trattamentu termale rapidu (RTP) hè un metudu di trattamentu termale chì riscalda tutta a wafer à una certa temperatura (in generale 400-1300 ° C) in pocu tempu.
In cunfrontu cù l'annealing di riscaldamentu di furnace, hà i vantaghji di un budgetu termale menu, una gamma più chjuca di muvimentu di impurità in l'area di doping, menu contaminazione è tempu di trasfurmazioni più brevi.
U prucessu di annealing termale rapidu pò aduprà una varietà di fonti d'energia, è u intervallu di tempu di annealing hè assai largu (da 100 à 10-9s, cum'è annealing lamp, annealing laser, etc.). Puderà attivà cumplettamente impurità mentre sopprime in modu efficace a redistribuzione di impurità. Attualmente hè largamente utilizatu in i prucessi di fabricazione di circuiti integrati high-end cù diametri di wafer più grande di 200 mm.
2. Second prucessu di riscaldamentu
2.1 Prucessu d'ossidazione
In u prucessu di fabricazione di circuiti integrati, ci sò dui metudi per furmà filmi d'ossidu di siliciu: l'ossidazione termale è a deposizione.
U prucessu d'ossidazione si riferisce à u prucessu di furmà SiO2 nantu à a superficia di wafers di siliciu per l'ossidazione termale. U filmu SiO2 furmatu da l'ossidazione termale hè largamente utilizatu in u prucessu di fabricazione di circuiti integrati per via di e so proprietà d'insulazioni elettriche superiori è di a fattibilità di u prucessu.
E so applicazioni più impurtanti sò i seguenti:
- Prutegge i dispositi da i graffi è a contaminazione;
- Limità l'isolamentu di u campu di i trasportatori carichi (passivazione di a superficia);
- Materiali dielettrici in strutture di ossidu di porta o cellula di almacenamento;
- Implant masking in doping;
- Una strata dielettrica trà strati conduttivi di metalli.
(1)Prutezzione è isolamentu di u dispusitivu
SiO2 cultivatu nantu à a superficia di un wafer (silicon wafer) pò serve cum'è una capa di barriera efficace per isolà è prutegge i dispositi sensibili in u silicuu.
Perchè SiO2 hè un materiale duru è micca poroso (densu), pò esse usatu per isolà efficacemente i dispositi attivi nantu à a superficia di siliciu. A strata dura di SiO2 prutege a wafer di siliciu da i graffi è i danni chì ponu accade durante u prucessu di fabricazione.
(2)Passivazione di a superficia
Passivazione di a superficia Un vantaghju maiò di SiO2 cultivatu termicamente hè chì pò riduce a densità di u statu di superficia di u siliciu cunstringendu i so ligami pendenti, un effettu cunnisciutu cum'è passivazione di a superficia.
Impedisce a degradazione elettrica è riduce u percorsu per a corrente di fuga causata da l'umidità, ioni o altri contaminanti esterni. A strata dura di SiO2 pruteghja Si da i graffii è i danni di prucessu chì ponu accade durante a post-produzione.
A strata di SiO2 cultivata nantu à a superficia di Si pò ligà i contaminanti attivi elettricamente (contaminazione di ioni mobili) nantu à a superficia di Si. A passivazione hè ancu impurtante per u cuntrollu di a corrente di fuga di i dispositi di junction è a crescita di l'ossidi di porta stabile.
Cum'è una strata di passivazione d'alta qualità, a capa d'ossidu hà esigenze di qualità cum'è un spessore uniforme, senza pinholes è vuoti.
Un altru fattore in l'usu di una capa d'ossidu cum'è una strata di passivazione di a superficia Si hè u gruixu di a capa d'ossidu. A strata di l'ossidu deve esse abbastanza grossa per impedisce chì a capa di metallu di carica per via di l'accumulazione di carica nantu à a superficia di siliciu, chì hè simile à l'almacenamiento di carica è e caratteristiche di rottura di i condensatori ordinali.
SiO2 hà ancu un coefficient di espansione termale assai simili à Si. I wafers di siliciu si allarganu durante i prucessi à alta temperatura è si cuntranu durante u rinfrescante.
SiO2 si dilata o si cuntrate à un ritmu assai vicinu à quellu di Si, chì minimizza u warping di u wafer di siliciu durante u prucessu termale. Questu evita ancu a separazione di a film d'ossidu da a superficia di siliciu per u stress di film.
(3)Porta dielettrica di ossidu
Per a struttura di l'ossidu di porta più cumuni è impurtante in a tecnulugia MOS, una capa d'ossidu estremamente fina hè aduprata cum'è materiale dielettricu. Siccomu a capa di l'ossidu di a porta è u Si sottu sò e caratteristiche di alta qualità è stabilità, a capa di l'ossidu di a porta hè generalmente ottenuta da a crescita termale.
SiO2 hà una forza dielettrica alta (107V/m) è una alta resistività (circa 1017Ω·cm).
A chjave per l'affidabilità di i dispositi MOS hè l'integrità di a capa d'ossidu di a porta. A struttura di a porta in i dispositi MOS cuntrola u flussu di corrente. Perchè stu ossidu hè a basa per a funzione di microchips basatu nantu à a tecnulugia di l'effettu di u campu,
Dunque, l'alta qualità, l'excellente uniformità di spessore di film è l'assenza di impurità sò i so bisogni basi. Ogni contaminazione chì pò degradà a funzione di a struttura di l'ossidu di a porta deve esse strettamente cuntrullata.
(4)Barriera di doping
SiO2 pò esse usatu cum'è una capa di mascheratura efficace per u doping selettivu di a superficia di siliciu. Una volta chì una capa d'ossidu hè furmatu nantu à a superficia di siliciu, u SiO2 in a parte trasparente di a maschera hè incisu per furmà una finestra per quale u materiale di doping pò entre in l'ostia di siliciu.
Induve ùn ci sò micca finestre, l'ossidu pò prutege a superficia di siliciu è impediscenu a diffusione di impurità, permettendu cusì l'implantazione selettiva di impurità.
Dopants si move lentamente in SiO2 cumparatu cù Si, cusì solu una fina capa d'ossidu hè necessariu per bluccà i dopants (nota chì sta tarifa hè dipendente da a temperatura).
Una capa fina d'ossidu (per esempiu, 150 Å di spessore) pò ancu esse aduprata in i zoni induve l'implantazione di ioni hè necessariu, chì pò esse usata per minimizzà i danni à a superficia di siliciu.
Permette ancu un megliu cuntrollu di a prufundità di a junction durante l'implantazione di impurità riducendu l'effettu di canali. Dopu à l'implantazione, l'ossidu pò esse eliminatu selettivamente cù l'acidu fluoridicu per fà a superficia di silicuu piatta di novu.
(5)Stratu dielettricu trà strati di metalli
SiO2 ùn cunduce micca l'electricità in cundizioni normali, per quessa hè un insulatore efficace trà i strati di metalli in microchips. SiO2 pò prevene i cortu circuiti trà a strata di metallu superiore è a strata di metallu inferjuri, cum'è l'insulator nantu à u filu pò prevene i cortu circuiti.
U requisitu di qualità per l'oxidu hè chì hè liberu di pinholes è vuoti. Hè spessu dopatu per ottene una fluidità più efficace, chì pò megliu minimizzà a diffusione di contaminazione. Hè generalmente ottenuta da a deposizione chimica di vapore piuttostu cà a crescita termale.
Sicondu u gasu di reazione, u prucessu d'ossidazione hè generalmente divisu in:
- Ossidazione di l'ossigenu seccu: Si + O2→SiO2;
- Ossidazione di l'ossigenu umitu: 2H2O (vapore d'acqua) + Si→SiO2+2H2;
- L'ossidazione di cloru: u gasu di cloru, cum'è l'idrogenu chloride (HCl), dichloroethylene DCE (C2H2Cl2) o i so derivati, hè aghjuntu à l'ossigenu per migliurà a freccia d'ossidazione è a qualità di a capa d'ossidu.
(1)Prucessu di oxidazione di l'ossigenu seccu: U molécule di l'ossigenu in u gasu di reazzione diffonde à traversu a strata d'ossidu dighjà furmatu, ghjunghje à l'interfaccia trà SiO2 è Si, reagisce cù Si, è poi formanu una capa di SiO2.
U SiO2 preparatu da l'ossidazione di l'ossigenu seccu hà una struttura densa, un spessore uniforme, una forte capacità di mascheratura per l'iniezione è a diffusione, è una alta ripetibilità di u prucessu. U so svantaghju hè chì a crescita hè lenta.
Stu metudu hè generalmente utilizatu per l'ossidazione d'alta qualità, cum'è l'ossidazione dielettrica di porta, l'ossidazione di a strata di buffer sottile, o per inizià l'ossidazione è finisce l'ossidazione durante l'ossidazione di u buffer grossu.
(2)U prucessu di oxidazione di l'ossigenu umitu: U vapore d'acqua pò esse purtatu direttamente in l'ossigenu, o pò esse acquistatu da a reazzione di l'idrogenu è l'ossigenu. A tarifa d'ossidazione pò esse cambiata aghjustendu u rapportu di pressione parziale di l'idrogenu o vapor d'acqua à l'ossigenu.
Innota chì per assicurà a sicurità, u rapportu di l'idrogenu à l'ossigenu ùn deve micca più di 1,88: 1. L'ossidazione di l'ossigenu umitu hè duvuta à a prisenza di l'ossigenu è di u vapore d'acqua in u gasu di reazione, è u vapore d'acqua si decompone in l'ossidu di l'idrogenu (HO) à alte temperature.
A velocità di diffusione di l'ossidu di l'idrogenu in l'ossidu di siliciu hè assai più veloce di quella di l'ossigenu, cusì a rata d'ossidazione di l'ossigenu umitu hè di circa un ordine di grandezza più altu ch'è a rata d'ossidazione di l'ossigenu seccu.
(3)Prucessu d'ossidazione drogatu di cloru: In più di l'ossidazione di l'ossigenu seccu tradiziunale è l'ossidazione di l'ossigenu umitu, u gasu di cloru, cum'è l'idrogenu chloride (HCl), dichloroethylene DCE (C2H2Cl2) o i so derivati, pò esse aghjuntu à l'ossigenu per migliurà a tarifa d'ossidazione è a qualità di a capa d'ossidu. .
U mutivu principalu di l'aumentu di a tarifa d'ossidazione hè chì quandu u cloru hè aghjuntu per l'ossidazione, micca solu u reactante cuntene vapore d'acqua chì pò accelerà l'ossidazione, ma u cloru si accumula ancu vicinu à l'interfaccia trà Si è SiO2. In a prisenza di l'ossigenu, i cumposti di chlorosilicon sò facilmente cunvertiti in l'ossidu di siliciu, chì ponu catalizà l'oxidazione.
U mutivu principale per a migliione di a qualità di a capa d'ossidu hè chì l'atomi di cloru in a capa d'ossidu ponu purificà l'attività di ioni di sodiu, riducendu cusì i difetti d'ossidazione introdotti da a contaminazione di ioni di sodiu di l'equipaggiu è di processà a materia prima. Dunque, u doping di cloru hè implicatu in a maiò parte di i prucessi di oxidazione di l'ossigenu seccu.
2.2 Prucessu di diffusione
A diffusione tradiziunale si riferisce à u trasferimentu di sustanzi da i zoni di cuncentrazione più altu à i zoni di cuncentrazione più bassa finu à chì sò distribuiti uniformemente. U prucessu di diffusione seguita a lege di Fick. A diffusione pò accade trà dui o più sustanzi, è a cuncentrazione è a diffarenza di temperatura trà e diverse zoni guidanu a distribuzione di sustanzi à un statu di equilibriu uniforme.
Una di e proprietà più impurtanti di i materiali semiconductori hè chì a so conduttività pò esse aghjustata aghjustendu diversi tipi o cuncentrazioni di dopants. In a fabricazione di circuiti integrati, stu prucessu hè di solitu rializatu attraversu prucessi di doping o diffusione.
Sicondu i scopi di cuncepimentu, i materiali semiconduttori cum'è siliciu, germaniu o composti III-V ponu uttene duie proprietà di semiconduttori differenti, di tipu N o di tipu P, per doping cù impurità di donatori o impurità accettatori.
U doping semiconductor hè principalmente realizatu per dui metudi: diffusione o implantazione di ioni, ognunu cù e so caratteristiche:
Doping di diffusione hè menu caru, ma a cuncentrazione è a prufundità di u materiale di doping ùn ponu esse cuntrullati precisamente;
Mentre l'implantazione di ioni hè relativamente caru, permette un cuntrollu precisu di i profili di cuncentrazione di dopanti.
Prima di l'anni 1970, a dimensione di e caratteristiche di gràfiche di circuiti integrati era di l'ordine di 10μm, è a tecnulugia di diffusione termale tradiziunale era generalmente usata per doping.
U prucessu di diffusione hè principalmente usatu per mudificà i materiali semiconductor. Diffusendu diverse sustanzi in materiali semiconduttori, a so conduttività è altre proprietà fisiche ponu esse cambiate.
Per esempiu, diffusendu l'elementu trivalente boru in siliciu, si forma un semiconductor di tipu P; dopendu elementi pentavalenti fosforu o arsenicu, un semiconductor di tipu N hè furmatu. Quandu un semiconductor di tipu P cù più buchi entra in cuntattu cù un semiconductor di tipu N cù più elettroni, si forma una junction PN.
Cum'è e dimensioni di e caratteristiche si sminuiscenu, u prucessu di diffusione isotropicu permette à i dopants di sparghje à l'altru latu di a strata d'ossidu di scudo, causendu shorts trà e regioni adiacenti.
Fora di qualchi usi spiciali (cum'è diffusion-longu termine à furmà uniformi distribuiti zoni resistenti high-voltage), u prucessu di diffusione hè statu sustituitu gradualmenti da implantation ion.
In ogni casu, in a generazione di tecnulugia sottu 10nm, postu chì a dimensione di u Fin in u dispusitivu tridimensionale di transistor à effettu di campu (FinFET) hè assai chjuca, l'implantazione di ioni dannu a so struttura chjuca. L'usu di prucessu di diffusione surghjente solidu pò risolve stu prublema.
2.3 Prucessu di degradazione
U prucessu di annealing hè ancu chjamatu annealing termale. U prucessu hè di mette l'oblea di siliciu in un ambiente di alta temperatura per un certu periudu di tempu per cambià a microstruttura nantu à a superficia o in l'internu di l'ostia di siliciu per ottene un scopu di prucessu specificu.
I paràmetri più critichi in u prucessu di annealing sò a temperatura è u tempu. A più alta a temperatura è u più longu u tempu, u più altu u budgetu termale.
In u prucessu di fabricazione di circuiti integrati attuale, u bilanciu termale hè strettamente cuntrullatu. Se ci sò parechje prucessi d'anneling in u flussu di prucessu, u budgetu termale pò esse spressione cum'è a superposizione di più trattamenti termichi.
In ogni casu, cù a miniaturizazione di i nodi di prucessu, u budgetu termale permessu in tuttu u prucessu diventa più chjucu è più chjucu, vale à dì, a temperatura di u prucessu termale d'alta temperatura diventa più bassu è u tempu diventa più cortu.
Di solitu, u prucessu d'annealing hè cumminatu cù l'implantazione di ioni, a deposizione di film sottile, a furmazione di silici di metalli è altri prucessi. U più cumuni hè l'annealing termale dopu l'implantazione di ioni.
L'implantazione di ioni hà un impattu nantu à l'atomi di sustrato, facendu chì si alluntanassi da a struttura di lattice originale è dannu a lattice di sustrato. L'annealing termale pò riparà i danni di lattice causati da l'implantazione di ioni è ponu ancu spustà l'atomi di impurità impiantati da i latti di lattice à i siti di lattice, attivendu cusì.
A tampiratura necessaria per a riparazione di danni di lattice hè di circa 500 ° C, è a temperatura necessaria per l'attivazione di impurità hè di circa 950 ° C. In tiuria, u più longu u tempu di annealing è u più altu a temperatura, u più altu u tassu attivazione di impurities, ma troppu altu un bilanciu termale vi purtari a diffusione eccessiva di impurities, facennu u prucessu uncontrollable è, infine, causannu degradazione di u dispusitivu è circuit performance.
Dunque, cù u sviluppu di a tecnulugia di fabricazione, l'annealing tradiziunale di furnace à longu andà hè stata gradualmente rimpiazzata da l'annealing termale rapidu (RTA).
In u prucessu di fabricazione, certi filmi specifichi anu bisognu di un prucessu di annealing termale dopu a deposizione per cambià certe proprietà fisiche o chimiche di a film. Per esempiu, una pelicula loose diventa densu, cambiendu a so rata di incisione secca o umida;
Un altru prucessu di annealing comunmente utilizatu si trova durante a furmazione di siliciur di metalli. I filmi di metallu cum'è cobalt, nickel, titaniu, etc. sò sputtered nantu à a superficia di u wafer di siliciu, è dopu un rapidu annealing termale à una temperatura relativamente bassu, u metale è u siliciu pò furmà una lega.
Certi metalli formanu diverse fasi di liga in diverse cundizioni di temperatura. In generale, si spera di furmà una fase di lega cù resistenza di cuntattu più bassa è resistenza di u corpu durante u prucessu.
Sicondu diverse esigenze di bilanciu termale, u prucessu di annealing hè divisu in annealing furnace à alta temperatura è annealing termale rapidu.
- Ricottura di tubi di furnace à alta temperatura:
Hè un metudu di annealing tradiziunale cù alta temperatura, longu tempu d'annealing è altu budget.
In certi prucessi spiciali, cum'è a tecnulugia di isolamentu di iniezione d'ossigenu per a preparazione di sustrati SOI è prucessi di diffusione in profonda, hè largamente utilizata. Tali prucessi generalmente necessitanu un budgetu termale più altu per ottene un reticulatu perfettu o una distribuzione uniforme di impurità.
- Ricottura termica rapida:
Hè u prucessu di trasfurmazioni di wafers di siliciu per riscaldamentu / rinfrescante estremamente rapidu è abitazione corta à a temperatura di destinazione, à volte ancu chjamatu Rapid Thermal Processing (RTP).
In u prucessu di furmà junctions ultra-shallow, annealing termale rapidu ottene una ottimisazione di cumprumissu trà a riparazione di difetti di lattice, attivazione di impurità, è minimizazione di diffusione di impurità, è hè indispensabile in u prucessu di fabricazione di nodi di tecnulugia avanzata.
U prucessu di crescita / caduta di a temperatura è a curta permanenza à a temperatura di destinazione inseme custituiscenu u bilanciu termale di l'annealing termale rapidu.
L'annealing termale rapidu tradiziunale hà una temperatura di circa 1000 ° C è dura seconde. Nta l'ultimi anni, i requisiti per l'annealing termale rapidu sò diventati sempri più stretti, è l'annealing flash, spike annealing è laser annealing si sò sviluppati gradualmente, cù i tempi d'annealing chì righjunghjenu millisecondi, è ancu tendenu à sviluppà versu microsecondi è sub-microsecondi.
3 . Trè equipaghji di prucessu di riscaldamentu
3.1 Equipamentu di diffusione è oxidazione
U prucessu di diffusione usa principarmenti u principiu di diffusione termale in cundizioni d'alta temperatura (di solitu 900-1200 ℃) per incorpore elementi impurità in u sustrato di siliciu à una prufundità necessaria per dà una distribuzione di cuncentrazione specifica, in modu di cambià e proprietà elettriche di u materiale è formanu una struttura di dispusitivu semiconductor.
In a tecnulugia di circuiti integrati di siliciu, u prucessu di diffusione hè adupratu per fà junctions PN o cumpunenti, cum'è resistors, capacitors, interconnect wiring, diodes è transistors in circuits integrati, è hè ancu usatu per l'isolamentu trà i cumpunenti.
A causa di l'incapacità di cuntrullà accuratamente a distribuzione di cuncentrazione di doping, u prucessu di diffusione hè stata gradualmente rimpiazzata da u prucessu di doping di implantazione di ioni in a fabricazione di circuiti integrati cù diametri di wafer di 200 mm è sopra, ma una piccula quantità hè sempre usata in pisanti. prucessi di doping.
L'equipaggiu di diffusione tradiziunale hè principalmente furnace diffusion horizontale, è ci sò ancu un picculu numeru di furnaces diffusion verticale.
Furnace di diffusione horizontale:
Hè un equipamentu di trattamentu termale largamente utilizatu in u prucessu di diffusione di circuiti integrati cù un diametru di wafer di menu di 200 mm. E so caratteristiche sò chì u corpu di u fornu di riscaldamentu, u tubu di reazzione è u battellu di quartz chì trasportanu wafers sò tutti posti horizontalmente, cusì hà e caratteristiche di u prucessu di una bona uniformità trà i wafers.
Ùn hè micca solu unu di l'impurtanti equipaggiu front-end nantu à a linea di produzzione di circuiti integrati, ma ancu largamente utilizatu in a diffusione, l'ossidazione, l'annealing, l'alliage è altri prucessi in l'industrii cum'è i dispositi discreti, i dispositi elettronici di putenza, i dispositi optoelettronici è fibri otticu. .
Furnace di diffusione verticale:
In generale si riferisce à un equipamentu di trattamentu termale in batch utilizatu in u prucessu di circuitu integratu per wafers cù un diametru di 200 mm è 300 mm, comunmente cunnisciutu cum'è un furnace verticale.
E caratteristiche strutturali di u furnace di diffusione verticale sò chì u corpu di u fornu di riscaldamentu, u tubu di reazzione è a barca di quartz chì portanu l'ostia sò tutti posti verticalmente, è l'ostia hè pusata horizontalmente. Hà e caratteristiche di una bona uniformità in l'ostia, un altu gradu d'automatizazione è un rendimentu stabile di u sistema, chì ponu risponde à i bisogni di e linee di produzzione di circuiti integrati à grande scala.
U furnace di diffusione verticale hè unu di l'equipaggiu impurtante in a linea di produzzione di circuiti integrati di semiconductor è hè ancu comunmente utilizatu in i prucessi cunnessi in i campi di i dispositi elettronici di putenza (IGBT) è cusì.
U furnace di diffusione verticale hè applicabile à i prucessi d'ossidazione cum'è l'ossidazione di l'ossigenu seccu, l'ossidazione di sintesi di l'idrogenu-ossigenu, l'ossidazione di l'ossinitruru di siliciu, è i prucessi di crescita di film sottili, cum'è diossidu di siliciu, polisilicu, nitruru di siliciu (Si3N4), è deposizione di strati atomichi.
Hè ancu cumunimenti utilizatu in i prucessi di ricottura di alta temperatura, di ricottura di rame è di lega. In quantu à u prucessu di diffusione, i furnace di diffusione verticale sò qualchì volta ancu usati in prucessi di doping pisanti.
3.2 Equipamentu d'annealing rapidu
L'equipaggiu di Trattamentu Termale Rapidu (RTP) hè un equipamentu di trattamentu termale unicu wafer chì pò elevà rapidamente a temperatura di l'ostia à a temperatura necessaria da u prucessu (200-1300 ° C) è pò rinfriscà rapidamente. A velocità di riscaldamentu / rinfrescante hè generalmente 20-250 ° C / s.
In più di una larga gamma di fonti d'energia è tempu di annealing, l'equipaggiu RTP hà ancu altre prestazioni di prucessu eccellenti, cum'è un eccellente cuntrollu di bilanciu termale è una migliore uniformità di a superficia (in particulare per wafers di grande dimensione), riparà i danni di wafer causati da l'implantazione di ioni, è parechje camere ponu eseguisce diverse tappe di prucessu simultaneamente.
Inoltre, l'equipaggiu RTP pò cunvertisce è aghjustà i gasi di prucessu in modu flessibile è rapidu, in modu chì parechji prucessi di trattamentu termicu ponu esse cumpletati in u stessu prucessu di trattamentu termicu.
L'equipaggiu RTP hè più comunmente utilizatu in l'annealing termale rapidu (RTA). Dopu à l'implantazione di ioni, l'equipaggiu RTP hè necessariu per riparà i danni causati da l'implantazione di ioni, attivà i protoni dopati è impedisce in modu efficace a diffusione di impurità.
In generale, a temperatura per riparà i difetti di u lattice hè di circa 500 ° C, mentre chì 950 ° C hè necessariu per l'attivazione di l'atomi drogati. L'attivazione di impurità hè ligata à u tempu è a temperatura. U più longu u tempu è più altu a temperatura, u più cumplettamente l'impurità sò attivati, ma ùn hè micca favurevule à impedisce a diffusione di impurità.
Perchè l'attrezzatura RTP hà e caratteristiche di una rapida crescita / caduta di a temperatura è di corta durata, u prucessu di annealing dopu l'implantazione di ioni pò ottene a selezzione ottimale di parametri trà a riparazione di difetti di lattice, l'attivazione di impurità è l'inibizione di diffusione di impurità.
RTA hè principarmenti divisu in e seguenti quattru categurie:
(1)Ricottura di Spike
A so caratteristica hè chì si focalizeghja nantu à u prucessu rapidu di riscaldamentu / rinfrescante, ma in fondu ùn hà micca prucessu di preservazione di u calore. U spike annealing stà à u puntu di temperatura alta per un tempu assai cortu, è a so funzione principale hè di attivà l'elementi doping.
In l'applicazioni attuali, a wafer accumincia a scaldà rapidamente da un certu puntu di temperatura di standby stabile è si raffredda immediatamente dopu avè righjuntu u puntu di temperatura di destinazione.
Siccomu u tempu di mantenimentu à u puntu di temperatura di destinazione (vale à dì, u puntu di temperatura di punta) hè assai cortu, u prucessu di annealing pò maximizà u gradu di attivazione di impurità è minimizzà u gradu di diffusione di impurità, mentre chì avè boni caratteristiche di riparazione di annealing di difetti, risultatu in più altu. qualità di ligame è bassa corrente di fuga.
Spike annealing hè largamente utilizatu in i prucessi di junction ultra-shallow dopu à 65nm. I paràmetri di prucessu di spike annealing includenu principarmenti a temperatura di punta, u tempu di permanenza di punta, a divergenza di temperatura è a resistenza di wafer dopu à u prucessu.
U più brevi u tempu di residenza di punta, u megliu. Si dipende principarmenti da u tassu di riscaldamentu / rinfrescante di u sistema di cuntrollu di temperatura, ma l'atmosfera di gas di prucessu sceltu qualchì volta hà ancu un certu impattu.
Per esempiu, l'helium hà un picculu vulume atomicu è un ritmu di diffusione veloce, chì conduce à u trasferimentu di calore rapidu è uniforme è pò riduce a larghezza di u piccu o u tempu di residenza di punta. Per quessa, l'heliu hè qualchì volta sceltu per aiutà à riscaldamentu è rinfriscà.
(2)Ricottura di lampada
A tecnulugia di annealing lamp hè largamente usata. I lampi alogeni sò generalmente usati cum'è fonti di calore di ricottura rapida. I so elevati tassi di riscaldamentu / rinfrescante è u cuntrollu precisu di a temperatura ponu risponde à i requisiti di i prucessi di fabricazione sopra à 65nm.
Tuttavia, ùn pò micca cumplettamente cumplettamente i requisiti stretti di u prucessu di 45nm (dopu à u prucessu di 45nm, quandu u cuntattu di nichel-silicuu di a logica LSI, l'ostia deve esse riscaldata rapidamente da 200 ° C à più di 1000 ° C in millisecondi, dunque l'annealing laser hè generalmente necessariu).
(3)Ricottura laser
L'annealing laser hè u prucessu di utilizà direttamente u laser per aumentà rapidamente a temperatura di a superficia di l'ostia finu à ch'ella hè abbastanza per fonde u cristallu di siliciu, facendu assai attivatu.
I vantaghji di l'annealing laser sò un riscaldamentu estremamente veloce è un cuntrollu sensitivu. Ùn ci hè micca bisognu di riscaldamentu di filamentu è ùn ci sò micca prublemi cù u ritardu di temperatura è a vita di u filamentu.
Tuttavia, da un puntu di vista tecnicu, l'annealing laser hà prublemi di difetti di a corrente di fuga è di residui, chì anu ancu un certu impattu nantu à u funziunamentu di u dispusitivu.
(4)Ricottura Flash
L'annealing flash hè una tecnulugia di annealing chì usa a radiazione d'alta intensità per eseguisce spike annealing in wafers à una temperatura specifica di preriscaldamentu.
L'ostia hè preriscaldata à 600-800 ° C, è dopu a radiazione d'alta intensità hè aduprata per l'irradiazione di impulsi di pocu tempu. Quandu a temperatura piccu di l'ostia righjunghji a temperatura di annealing necessaria, a radiazione hè immediatamente disattivata.
L'equipaggiu RTP hè sempre più utilizatu in a fabricazione di circuiti integrati avanzati.
In più di esse largamente utilizatu in i prucessi RTA, l'equipaggiu RTP hà ancu cuminciatu à esse usatu in l'ossidazione termale rapida, a nitrazione termale rapida, a diffusione termica rapida, a deposizione di vapore chimica rapida, è ancu in a generazione di siliciuri di metalli è i prucessi epitaxiali.
————————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera pò furnisceparti di grafite,feltru molle / rigidu,parti di carburu di siliciu,Parti in carburu di siliciu CVD, èParti rivestite di SiC/TaCcù u prucessu di semiconductor pienu in 30 ghjorni.
Sè site interessatu in i prudutti di semiconductor sopra,per piacè ùn esitate à cuntattateci à a prima volta.
Tel: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Tempu di post: Aug-27-2024