1. Gambaran keseluruhan
Pemanasan, juga dikenali sebagai pemprosesan haba, merujuk kepada prosedur pembuatan yang beroperasi pada suhu tinggi, biasanya lebih tinggi daripada takat lebur aluminium.
Proses pemanasan biasanya dijalankan dalam relau suhu tinggi dan termasuk proses utama seperti pengoksidaan, resapan bendasing, dan penyepuhlindapan untuk pembaikan kecacatan kristal dalam pembuatan semikonduktor.
Pengoksidaan: Ia adalah satu proses di mana wafer silikon diletakkan dalam suasana pengoksidaan seperti oksigen atau wap air untuk rawatan haba suhu tinggi, menyebabkan tindak balas kimia pada permukaan wafer silikon untuk membentuk filem oksida.
Penyebaran kekotoran: merujuk kepada penggunaan prinsip resapan terma di bawah keadaan suhu tinggi untuk memperkenalkan unsur kekotoran ke dalam substrat silikon mengikut keperluan proses, supaya ia mempunyai taburan kepekatan tertentu, dengan itu mengubah sifat elektrik bahan silikon.
Penyepuhlindapan merujuk kepada proses memanaskan wafer silikon selepas implantasi ion untuk membaiki kecacatan kekisi yang disebabkan oleh implantasi ion.
Terdapat tiga jenis peralatan asas yang digunakan untuk pengoksidaan/penyebaran/penyepuhlindapan:
- Relau mendatar;
- Relau menegak;
- Relau pemanasan pantas: peralatan rawatan haba pantas
Proses rawatan haba tradisional terutamanya menggunakan rawatan suhu tinggi jangka panjang untuk menghapuskan kerosakan yang disebabkan oleh implantasi ion, tetapi kelemahannya ialah penyingkiran kecacatan yang tidak lengkap dan kecekapan pengaktifan rendah kekotoran yang diimplan.
Di samping itu, disebabkan oleh suhu penyepuhlindapan yang tinggi dan masa yang lama, pengagihan semula kekotoran mungkin berlaku, menyebabkan sejumlah besar kekotoran meresap dan gagal memenuhi keperluan persimpangan cetek dan pengedaran kekotoran yang sempit.
Penyepuhlindapan haba pantas wafer yang ditanam ion menggunakan peralatan pemprosesan terma pantas (RTP) ialah kaedah rawatan haba yang memanaskan keseluruhan wafer ke suhu tertentu (biasanya 400-1300°C) dalam masa yang sangat singkat.
Berbanding dengan penyepuhlindapan pemanasan relau, ia mempunyai kelebihan belanjawan haba yang kurang, julat pergerakan kekotoran yang lebih kecil di kawasan doping, kurang pencemaran dan masa pemprosesan yang lebih singkat.
Proses penyepuhlindapan haba yang cepat boleh menggunakan pelbagai sumber tenaga, dan julat masa penyepuhlindapan adalah sangat luas (dari 100 hingga 10-9s, seperti penyepuhlindapan lampu, penyepuhlindapan laser, dll.). Ia boleh mengaktifkan sepenuhnya kekotoran sambil menekan pengagihan semula kekotoran dengan berkesan. Ia kini digunakan secara meluas dalam proses pembuatan litar bersepadu mewah dengan diameter wafer lebih daripada 200mm.
2. Proses pemanasan kedua
2.1 Proses pengoksidaan
Dalam proses pembuatan litar bersepadu, terdapat dua kaedah untuk membentuk filem silikon oksida: pengoksidaan terma dan pemendapan.
Proses pengoksidaan merujuk kepada proses pembentukan SiO2 pada permukaan wafer silikon melalui pengoksidaan terma. Filem SiO2 yang dibentuk oleh pengoksidaan terma digunakan secara meluas dalam proses pembuatan litar bersepadu kerana sifat penebat elektrik yang unggul dan kebolehlaksanaan proses.
Aplikasi yang paling penting adalah seperti berikut:
- Lindungi peranti daripada calar dan pencemaran;
- Mengehadkan pengasingan medan pembawa bercas (pepasifan permukaan);
- Bahan dielektrik dalam gerbang oksida atau struktur sel penyimpanan;
- Topeng implan dalam doping;
- Lapisan dielektrik antara lapisan pengalir logam.
(1)Perlindungan dan pengasingan peranti
SiO2 yang ditanam pada permukaan wafer (wafer silikon) boleh berfungsi sebagai lapisan penghalang yang berkesan untuk mengasingkan dan melindungi peranti sensitif dalam silikon.
Oleh kerana SiO2 ialah bahan keras dan tidak berliang (padat), ia boleh digunakan untuk mengasingkan peranti aktif pada permukaan silikon dengan berkesan. Lapisan SiO2 yang keras akan melindungi wafer silikon daripada calar dan kerosakan yang mungkin berlaku semasa proses pembuatan.
(2)Pasif permukaan
Pempasifan permukaan Kelebihan utama SiO2 yang ditanam secara terma ialah ia boleh mengurangkan ketumpatan keadaan permukaan silikon dengan mengekang ikatannya yang berjuntai, kesan yang dikenali sebagai pempasifan permukaan.
Ia menghalang degradasi elektrik dan mengurangkan laluan arus bocor yang disebabkan oleh kelembapan, ion atau bahan cemar luaran yang lain. Lapisan SiO2 yang keras melindungi Si daripada calar dan kerosakan proses yang mungkin berlaku semasa pasca pengeluaran.
Lapisan SiO2 yang tumbuh pada permukaan Si boleh mengikat bahan cemar aktif elektrik (pencemaran ion mudah alih) pada permukaan Si. Pempasifan juga penting untuk mengawal arus kebocoran peranti simpang dan mengembangkan oksida gerbang yang stabil.
Sebagai lapisan pempasifan berkualiti tinggi, lapisan oksida mempunyai keperluan kualiti seperti ketebalan seragam, tiada lubang jarum dan lompang.
Faktor lain dalam menggunakan lapisan oksida sebagai lapisan pempasifan permukaan Si ialah ketebalan lapisan oksida. Lapisan oksida mestilah cukup tebal untuk menghalang lapisan logam daripada mengecas akibat pengumpulan cas pada permukaan silikon, yang serupa dengan ciri-ciri penyimpanan cas dan pecahan kapasitor biasa.
SiO2 juga mempunyai pekali pengembangan terma yang hampir sama dengan Si. Wafer silikon mengembang semasa proses suhu tinggi dan mengecut semasa penyejukan.
SiO2 mengembang atau mengecut pada kadar yang sangat hampir dengan Si, yang meminimumkan ledingan wafer silikon semasa proses terma. Ini juga mengelakkan pemisahan filem oksida dari permukaan silikon akibat tegasan filem.
(3)Dielektrik oksida gerbang
Untuk struktur oksida gerbang yang paling biasa digunakan dan penting dalam teknologi MOS, lapisan oksida yang sangat nipis digunakan sebagai bahan dielektrik. Oleh kerana lapisan oksida gerbang dan Si di bawahnya mempunyai ciri-ciri kualiti dan kestabilan yang tinggi, lapisan oksida pintu biasanya diperoleh melalui pertumbuhan haba.
SiO2 mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi (107V/m) dan kerintangan tinggi (kira-kira 1017Ω·cm).
Kunci kepada kebolehpercayaan peranti MOS ialah integriti lapisan oksida gerbang. Struktur get dalam peranti MOS mengawal aliran arus. Kerana oksida ini adalah asas untuk fungsi mikrocip berdasarkan teknologi kesan medan,
Oleh itu, kualiti tinggi, keseragaman ketebalan filem yang sangat baik dan ketiadaan kekotoran adalah keperluan asasnya. Sebarang pencemaran yang boleh merendahkan fungsi struktur gerbang oksida mesti dikawal dengan ketat.
(4)Penghalang doping
SiO2 boleh digunakan sebagai lapisan penutup yang berkesan untuk doping terpilih permukaan silikon. Sebaik sahaja lapisan oksida terbentuk pada permukaan silikon, SiO2 di bahagian lutsinar topeng akan terukir untuk membentuk tingkap yang melaluinya bahan doping boleh memasuki wafer silikon.
Di mana tiada tingkap, oksida boleh melindungi permukaan silikon dan menghalang kekotoran daripada meresap, sekali gus membolehkan implantasi kekotoran terpilih.
Dopan bergerak perlahan dalam SiO2 berbanding dengan Si, jadi hanya lapisan oksida nipis diperlukan untuk menyekat dopan (perhatikan bahawa kadar ini bergantung kepada suhu).
Lapisan oksida nipis (cth, 150 Å tebal) juga boleh digunakan di kawasan di mana implantasi ion diperlukan, yang boleh digunakan untuk meminimumkan kerosakan pada permukaan silikon.
Ia juga membolehkan kawalan kedalaman simpang yang lebih baik semasa implantasi kekotoran dengan mengurangkan kesan penyaluran. Selepas implantasi, oksida boleh dikeluarkan secara terpilih dengan asid hidrofluorik untuk menjadikan permukaan silikon rata semula.
(5)Lapisan dielektrik antara lapisan logam
SiO2 tidak mengalirkan elektrik dalam keadaan biasa, jadi ia merupakan penebat yang berkesan antara lapisan logam dalam mikrocip. SiO2 boleh menghalang litar pintas antara lapisan logam atas dan lapisan logam bawah, sama seperti penebat pada wayar boleh menghalang litar pintas.
Keperluan kualiti untuk oksida ialah ia bebas daripada lubang jarum dan lompang. Ia sering didop untuk mendapatkan kecairan yang lebih berkesan, yang boleh meminimumkan penyebaran pencemaran dengan lebih baik. Ia biasanya diperoleh melalui pemendapan wap kimia dan bukannya pertumbuhan haba.
Bergantung kepada gas tindak balas, proses pengoksidaan biasanya dibahagikan kepada:
- Pengoksidaan oksigen kering: Si + O2→SiO2;
- Pengoksidaan oksigen basah: 2H2O (wap air) + Si→SiO2+2H2;
- Pengoksidaan berdop klorin: Gas klorin, seperti hidrogen klorida (HCl), dikloroetilena DCE (C2H2Cl2) atau terbitannya, ditambah kepada oksigen untuk meningkatkan kadar pengoksidaan dan kualiti lapisan oksida.
(1)Proses pengoksidaan oksigen kering: Molekul oksigen dalam gas tindak balas meresap melalui lapisan oksida yang telah terbentuk, mencapai antara muka antara SiO2 dan Si, bertindak balas dengan Si, dan kemudian membentuk lapisan SiO2.
SiO2 yang disediakan oleh pengoksidaan oksigen kering mempunyai struktur padat, ketebalan seragam, keupayaan penyamaran yang kuat untuk suntikan dan resapan, dan kebolehulangan proses yang tinggi. Kelemahannya ialah kadar pertumbuhannya perlahan.
Kaedah ini biasanya digunakan untuk pengoksidaan berkualiti tinggi, seperti pengoksidaan dielektrik gerbang, pengoksidaan lapisan penimbal nipis, atau untuk memulakan pengoksidaan dan menamatkan pengoksidaan semasa pengoksidaan lapisan penimbal tebal.
(2)Proses pengoksidaan oksigen basah: Wap air boleh dibawa terus dalam oksigen, atau ia boleh didapati melalui tindak balas hidrogen dan oksigen. Kadar pengoksidaan boleh diubah dengan melaraskan nisbah tekanan separa hidrogen atau wap air kepada oksigen.
Ambil perhatian bahawa untuk memastikan keselamatan, nisbah hidrogen kepada oksigen tidak boleh melebihi 1.88:1. Pengoksidaan oksigen basah adalah disebabkan oleh kehadiran kedua-dua oksigen dan wap air dalam gas tindak balas, dan wap air akan terurai menjadi hidrogen oksida (H O) pada suhu tinggi.
Kadar resapan hidrogen oksida dalam silikon oksida adalah lebih cepat daripada oksigen, jadi kadar pengoksidaan oksigen basah adalah kira-kira satu urutan magnitud lebih tinggi daripada kadar pengoksidaan oksigen kering.
(3)Proses pengoksidaan yang didopkan klorin: Sebagai tambahan kepada pengoksidaan oksigen kering tradisional dan pengoksidaan oksigen basah, gas klorin, seperti hidrogen klorida (HCl), dichloroethylene DCE (C2H2Cl2) atau derivatifnya, boleh ditambah kepada oksigen untuk meningkatkan kadar pengoksidaan dan kualiti lapisan oksida. .
Sebab utama peningkatan kadar pengoksidaan ialah apabila klorin ditambah untuk pengoksidaan, bukan sahaja bahan tindak balas mengandungi wap air yang boleh mempercepatkan pengoksidaan, tetapi klorin juga terkumpul berhampiran antara muka antara Si dan SiO2. Dengan kehadiran oksigen, sebatian klorosilikon mudah ditukar menjadi silikon oksida, yang boleh memangkinkan pengoksidaan.
Sebab utama peningkatan kualiti lapisan oksida ialah atom klorin dalam lapisan oksida boleh membersihkan aktiviti ion natrium, dengan itu mengurangkan kecacatan pengoksidaan yang disebabkan oleh pencemaran ion natrium peralatan dan memproses bahan mentah. Oleh itu, doping klorin terlibat dalam kebanyakan proses pengoksidaan oksigen kering.
2.2 Proses resapan
Resapan tradisional merujuk kepada pemindahan bahan dari kawasan kepekatan lebih tinggi ke kawasan kepekatan rendah sehingga diagihkan sama rata. Proses resapan mengikut hukum Fick. Resapan boleh berlaku antara dua atau lebih bahan, dan perbezaan kepekatan dan suhu antara kawasan yang berbeza mendorong pengagihan bahan kepada keadaan keseimbangan seragam.
Salah satu sifat terpenting bahan semikonduktor ialah kekonduksian mereka boleh diselaraskan dengan menambah jenis atau kepekatan dopan yang berbeza. Dalam pembuatan litar bersepadu, proses ini biasanya dicapai melalui proses doping atau resapan.
Bergantung pada matlamat reka bentuk, bahan semikonduktor seperti sebatian silikon, germanium atau III-V boleh memperoleh dua sifat semikonduktor berbeza, jenis N atau jenis P, dengan mendopan dengan kekotoran penderma atau kekotoran penerima.
Doping semikonduktor terutamanya dijalankan melalui dua kaedah: penyebaran atau implantasi ion, masing-masing mempunyai ciri tersendiri:
Doping resapan adalah lebih murah, tetapi kepekatan dan kedalaman bahan doping tidak dapat dikawal dengan tepat;
Walaupun implantasi ion agak mahal, ia membolehkan kawalan tepat profil kepekatan dopan.
Sebelum tahun 1970-an, saiz ciri grafik litar bersepadu adalah pada urutan 10μm, dan teknologi resapan terma tradisional biasanya digunakan untuk doping.
Proses resapan digunakan terutamanya untuk mengubah suai bahan semikonduktor. Dengan meresap bahan yang berbeza ke dalam bahan semikonduktor, kekonduksian dan sifat fizikal lain boleh diubah.
Sebagai contoh, dengan meresap boron unsur trivalen ke dalam silikon, semikonduktor jenis P terbentuk; dengan mendopan unsur pentavalen fosforus atau arsenik, semikonduktor jenis N terbentuk. Apabila semikonduktor jenis P dengan lebih banyak lubang bersentuhan dengan semikonduktor jenis N dengan lebih banyak elektron, persimpangan PN terbentuk.
Apabila saiz ciri mengecil, proses resapan isotropik membolehkan dopan meresap ke bahagian lain lapisan oksida perisai, menyebabkan seluar pendek antara kawasan bersebelahan.
Kecuali untuk beberapa kegunaan khas (seperti resapan jangka panjang untuk membentuk kawasan tahan voltan tinggi yang teragih seragam), proses resapan telah beransur-ansur digantikan dengan implantasi ion.
Walau bagaimanapun, dalam penjanaan teknologi di bawah 10nm, memandangkan saiz Sirip dalam peranti transistor kesan medan sirip tiga dimensi (FinFET) adalah sangat kecil, implantasi ion akan merosakkan struktur kecilnya. Penggunaan proses penyebaran sumber pepejal boleh menyelesaikan masalah ini.
2.3 Proses degradasi
Proses penyepuhlindapan juga dipanggil penyepuhlindapan haba. Prosesnya adalah untuk meletakkan wafer silikon dalam persekitaran suhu tinggi untuk tempoh masa tertentu untuk menukar struktur mikro pada permukaan atau dalam wafer silikon untuk mencapai tujuan proses tertentu.
Parameter yang paling kritikal dalam proses penyepuhlindapan ialah suhu dan masa. Semakin tinggi suhu dan semakin lama masa, semakin tinggi bajet terma.
Dalam proses pembuatan litar bersepadu sebenar, belanjawan haba dikawal ketat. Jika terdapat berbilang proses penyepuhlindapan dalam aliran proses, belanjawan terma boleh dinyatakan sebagai superposisi berbilang rawatan haba.
Walau bagaimanapun, dengan pengecilan nod proses, belanjawan haba yang dibenarkan dalam keseluruhan proses menjadi lebih kecil dan lebih kecil, iaitu, suhu proses haba suhu tinggi menjadi lebih rendah dan masa menjadi lebih singkat.
Biasanya, proses penyepuhlindapan digabungkan dengan implantasi ion, pemendapan filem nipis, pembentukan silisid logam dan proses lain. Yang paling biasa ialah penyepuhlindapan haba selepas implantasi ion.
Implantasi ion akan memberi kesan kepada atom substrat, menyebabkan ia terputus daripada struktur kekisi asal dan merosakkan kekisi substrat. Penyepuhlindapan terma boleh membaiki kerosakan kekisi yang disebabkan oleh implantasi ion dan juga boleh memindahkan atom kekotoran yang diimplan dari celah kekisi ke tapak kekisi, dengan itu mengaktifkannya.
Suhu yang diperlukan untuk pembaikan kerosakan kekisi adalah kira-kira 500°C, dan suhu yang diperlukan untuk pengaktifan kekotoran ialah kira-kira 950°C. Secara teori, semakin lama masa penyepuhlindapan dan semakin tinggi suhu, semakin tinggi kadar pengaktifan kekotoran, tetapi belanjawan haba yang terlalu tinggi akan membawa kepada penyebaran kekotoran yang berlebihan, menjadikan proses tidak terkawal dan akhirnya menyebabkan kemerosotan prestasi peranti dan litar.
Oleh itu, dengan perkembangan teknologi pembuatan, penyepuhlindapan relau jangka panjang tradisional telah beransur-ansur digantikan oleh penyepuhlindapan terma pesat (RTA).
Dalam proses pembuatan, beberapa filem tertentu perlu menjalani proses penyepuhlindapan haba selepas pemendapan untuk menukar sifat fizikal atau kimia tertentu filem. Sebagai contoh, filem longgar menjadi padat, menukar kadar goresan kering atau basah;
Satu lagi proses penyepuhlindapan yang biasa digunakan berlaku semasa pembentukan silisid logam. Filem logam seperti kobalt, nikel, titanium, dsb. terpercik ke permukaan wafer silikon, dan selepas penyepuhlindapan haba yang cepat pada suhu yang agak rendah, logam dan silikon boleh membentuk aloi.
Logam tertentu membentuk fasa aloi yang berbeza di bawah keadaan suhu yang berbeza. Secara amnya, ia diharapkan dapat membentuk fasa aloi dengan rintangan sentuhan dan rintangan badan yang lebih rendah semasa proses.
Mengikut keperluan bajet terma yang berbeza, proses penyepuhlindapan dibahagikan kepada penyepuhlindapan relau suhu tinggi dan penyepuhlindapan haba yang cepat.
- Penyepuhlindapan tiub relau suhu tinggi:
Ia adalah kaedah penyepuhlindapan tradisional dengan suhu tinggi, masa penyepuhlindapan yang lama dan bajet yang tinggi.
Dalam beberapa proses khas, seperti teknologi pengasingan suntikan oksigen untuk menyediakan substrat SOI dan proses resapan telaga dalam, ia digunakan secara meluas. Proses sedemikian secara amnya memerlukan belanjawan haba yang lebih tinggi untuk mendapatkan kekisi yang sempurna atau pengagihan kekotoran seragam.
- Penyepuhlindapan Terma Pantas:
Ia adalah proses memproses wafer silikon dengan pemanasan/penyejukan yang sangat cepat dan tinggal pendek pada suhu sasaran, kadang-kadang juga dipanggil Pemprosesan Terma Pantas (RTP).
Dalam proses membentuk persimpangan ultra cetek, penyepuhlindapan terma yang cepat mencapai pengoptimuman kompromi antara pembaikan kecacatan kekisi, pengaktifan kekotoran, dan pengecilan resapan kekotoran, dan amat diperlukan dalam proses pembuatan nod teknologi canggih.
Proses kenaikan/penurunan suhu dan jangka pendek pada suhu sasaran bersama-sama membentuk belanjawan terma penyepuhlindapan haba yang cepat.
Penyepuhlindapan haba cepat tradisional mempunyai suhu kira-kira 1000°C dan mengambil masa beberapa saat. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, keperluan untuk penyepuhlindapan terma pantas telah menjadi semakin ketat, dan penyepuhlindapan kilat, penyepuhlindapan pancang, dan penyepuhlindapan laser telah berkembang secara beransur-ansur, dengan masa penyepuhlindapan mencecah milisaat, malah cenderung berkembang ke arah mikrosaat dan sub-mikrosaat.
3 . Tiga peralatan proses pemanasan
3.1 Peralatan resapan dan pengoksidaan
Proses resapan terutamanya menggunakan prinsip resapan terma di bawah keadaan suhu tinggi (biasanya 900-1200 ℃) untuk memasukkan unsur kekotoran ke dalam substrat silikon pada kedalaman yang diperlukan untuk memberikan taburan kepekatan tertentu, untuk mengubah sifat elektrik bahan dan membentuk struktur peranti semikonduktor.
Dalam teknologi litar bersepadu silikon, proses resapan digunakan untuk membuat persimpangan atau komponen PN seperti perintang, kapasitor, pendawaian antara sambungan, diod dan transistor dalam litar bersepadu, dan juga digunakan untuk pengasingan antara komponen.
Oleh kerana ketidakupayaan untuk mengawal pengedaran kepekatan doping dengan tepat, proses resapan telah beransur-ansur digantikan oleh proses doping implantasi ion dalam pembuatan litar bersepadu dengan diameter wafer 200 mm dan ke atas, tetapi sejumlah kecil masih digunakan dalam berat. proses doping.
Peralatan resapan tradisional terutamanya relau resapan mendatar, dan terdapat juga sebilangan kecil relau resapan menegak.
Relau resapan mendatar:
Ia adalah peralatan rawatan haba yang digunakan secara meluas dalam proses penyebaran litar bersepadu dengan diameter wafer kurang daripada 200mm. Ciri-cirinya ialah badan relau pemanasan, tiub tindak balas dan wafer pembawa bot kuarza semuanya diletakkan secara mendatar, jadi ia mempunyai ciri-ciri proses keseragaman yang baik antara wafer.
Ia bukan sahaja salah satu peralatan bahagian hadapan yang penting pada barisan pengeluaran litar bersepadu, tetapi juga digunakan secara meluas dalam penyebaran, pengoksidaan, penyepuhlindapan, pengaloian dan proses lain dalam industri seperti peranti diskret, peranti elektronik kuasa, peranti optoelektronik dan gentian optik. .
Relau resapan menegak:
Secara amnya merujuk kepada peralatan rawatan haba kelompok yang digunakan dalam proses litar bersepadu untuk wafer dengan diameter 200mm dan 300mm, biasanya dikenali sebagai relau menegak.
Ciri-ciri struktur relau resapan menegak ialah badan relau pemanasan, tiub tindak balas dan bot kuarza yang membawa wafer semuanya diletakkan secara menegak, dan wafer diletakkan secara mendatar. Ia mempunyai ciri-ciri keseragaman yang baik dalam wafer, tahap automasi yang tinggi, dan prestasi sistem yang stabil, yang boleh memenuhi keperluan barisan pengeluaran litar bersepadu berskala besar.
Relau resapan menegak adalah salah satu peralatan penting dalam barisan pengeluaran litar bersepadu semikonduktor dan juga biasa digunakan dalam proses berkaitan dalam bidang peranti elektronik kuasa (IGBT) dan sebagainya.
Relau resapan menegak boleh digunakan untuk proses pengoksidaan seperti pengoksidaan oksigen kering, pengoksidaan sintesis hidrogen-oksigen, pengoksidaan oksinitrida silikon, dan proses pertumbuhan filem nipis seperti silikon dioksida, polisilikon, silikon nitrida (Si3N4) dan pemendapan lapisan atom.
Ia juga biasa digunakan dalam proses penyepuhlindapan suhu tinggi, penyepuhlindapan tembaga dan pengaloian. Dari segi proses resapan, relau resapan menegak kadangkala turut digunakan dalam proses doping berat.
3.2 Peralatan penyepuhlindapan pantas
Peralatan Pemprosesan Terma Rapid (RTP) ialah peralatan rawatan haba wafer tunggal yang boleh menaikkan suhu wafer dengan cepat kepada suhu yang diperlukan oleh proses (200-1300°C) dan boleh menyejukkannya dengan cepat. Kadar pemanasan/penyejukan biasanya 20-250°C/s.
Sebagai tambahan kepada pelbagai sumber tenaga dan masa penyepuhlindapan, peralatan RTP juga mempunyai prestasi proses cemerlang yang lain, seperti kawalan bajet terma yang sangat baik dan keseragaman permukaan yang lebih baik (terutamanya untuk wafer bersaiz besar), membaiki kerosakan wafer yang disebabkan oleh implantasi ion, dan berbilang ruang boleh menjalankan langkah proses yang berbeza secara serentak.
Di samping itu, peralatan RTP boleh secara fleksibel dan cepat menukar dan menyesuaikan gas proses, supaya pelbagai proses rawatan haba boleh diselesaikan dalam proses rawatan haba yang sama.
Peralatan RTP paling biasa digunakan dalam penyepuhlindapan haba pantas (RTA). Selepas implantasi ion, peralatan RTP diperlukan untuk membaiki kerosakan yang disebabkan oleh implantasi ion, mengaktifkan proton doped dan menghalang penyebaran bendasing dengan berkesan.
Secara umumnya, suhu untuk membaiki kecacatan kekisi adalah kira-kira 500°C, manakala 950°C diperlukan untuk mengaktifkan atom terdop. Pengaktifan kekotoran adalah berkaitan dengan masa dan suhu. Semakin lama masa dan semakin tinggi suhu, semakin banyak kekotoran diaktifkan, tetapi ia tidak kondusif untuk menghalang penyebaran kekotoran.
Oleh kerana peralatan RTP mempunyai ciri kenaikan/kejatuhan suhu yang cepat dan tempoh yang singkat, proses penyepuhlindapan selepas implantasi ion boleh mencapai pemilihan parameter optimum antara pembaikan kecacatan kekisi, pengaktifan kekotoran dan perencatan penyebaran kekotoran.
RTA terutamanya dibahagikan kepada empat kategori berikut:
(1)Spike Annealing
Cirinya ialah ia memberi tumpuan kepada proses pemanasan/penyejukan yang cepat, tetapi pada asasnya tidak mempunyai proses pemeliharaan haba. Penyepuhlindapan spike kekal pada titik suhu tinggi untuk masa yang sangat singkat, dan fungsi utamanya adalah untuk mengaktifkan unsur doping.
Dalam aplikasi sebenar, wafer mula panas dengan cepat dari titik suhu siap sedia yang stabil dan serta-merta menyejuk selepas mencapai titik suhu sasaran.
Memandangkan masa penyelenggaraan pada titik suhu sasaran (iaitu, titik suhu puncak) adalah sangat singkat, proses penyepuhlindapan boleh memaksimumkan tahap pengaktifan kekotoran dan meminimumkan tahap resapan kekotoran, sambil mempunyai ciri-ciri pembaikan penyepuhlindapan kecacatan yang baik, menghasilkan peningkatan yang lebih tinggi. kualiti ikatan dan arus bocor yang lebih rendah.
Penyepuhlindapan spike digunakan secara meluas dalam proses simpang ultra cetek selepas 65nm. Parameter proses penyepuhlindapan pancang terutamanya termasuk suhu puncak, masa tinggal puncak, perbezaan suhu dan rintangan wafer selepas proses.
Lebih pendek masa kediaman puncak, lebih baik. Ia bergantung terutamanya pada kadar pemanasan/penyejukan sistem kawalan suhu, tetapi suasana gas proses yang dipilih kadangkala juga mempunyai kesan tertentu ke atasnya.
Sebagai contoh, helium mempunyai isipadu atom yang kecil dan kadar resapan yang cepat, yang kondusif untuk pemindahan haba yang cepat dan seragam dan boleh mengurangkan lebar puncak atau masa kediaman puncak. Oleh itu, helium kadangkala dipilih untuk membantu pemanasan dan penyejukan.
(2)Penyepuhlindapan Lampu
Teknologi penyepuhlindapan lampu digunakan secara meluas. Lampu halogen biasanya digunakan sebagai sumber haba penyepuhlindapan pantas. Kadar pemanasan/penyejukan yang tinggi dan kawalan suhu yang tepat boleh memenuhi keperluan proses pembuatan melebihi 65nm.
Walau bagaimanapun, ia tidak dapat memenuhi sepenuhnya keperluan ketat proses 45nm (selepas proses 45nm, apabila sentuhan nikel-silikon LSI logik berlaku, wafer perlu dipanaskan dengan cepat dari 200°C kepada lebih 1000°C dalam masa milisaat, jadi penyepuhlindapan laser secara amnya diperlukan).
(3)Penyepuhlindapan Laser
Penyepuhlindapan laser adalah proses menggunakan laser secara langsung untuk meningkatkan suhu permukaan wafer dengan cepat sehingga cukup untuk mencairkan kristal silikon, menjadikannya sangat diaktifkan.
Kelebihan penyepuhlindapan laser adalah pemanasan yang sangat cepat dan kawalan sensitif. Ia tidak memerlukan pemanasan filamen dan pada dasarnya tiada masalah dengan ketinggalan suhu dan hayat filamen.
Walau bagaimanapun, dari sudut pandangan teknikal, penyepuhlindapan laser mempunyai masalah kecacatan semasa kebocoran dan sisa, yang juga akan memberi kesan tertentu pada prestasi peranti.
(4)Penyepuhlindapan Kilat
Penyepuhlindapan kilat ialah teknologi penyepuhlindapan yang menggunakan sinaran berintensiti tinggi untuk melakukan penyepuhlindapan pancang pada wafer pada suhu prapanas tertentu.
Wafer dipanaskan hingga 600-800°C, dan kemudian sinaran berintensiti tinggi digunakan untuk penyinaran nadi jangka pendek. Apabila suhu puncak wafer mencapai suhu penyepuhlindapan yang diperlukan, sinaran segera dimatikan.
Peralatan RTP semakin digunakan dalam pembuatan litar bersepadu termaju.
Selain digunakan secara meluas dalam proses RTA, peralatan RTP juga telah mula digunakan dalam pengoksidaan terma yang cepat, nitridasi terma yang cepat, resapan haba yang cepat, pemendapan wap kimia yang cepat, serta penjanaan silisid logam dan proses epitaxial.
————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera boleh sediakanbahagian grafit,terasa lembut/tegar,bahagian silikon karbida,Bahagian silikon karbida CVD, danBahagian bersalut SiC/TaCdengan proses semikonduktor penuh dalam 30 hari.
Jika anda berminat dengan produk semikonduktor di atas,sila jangan teragak-agak untuk menghubungi kami pada kali pertama.
Tel: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Masa siaran: Ogos-27-2024