1. Apžvalga
Šildymas, dar žinomas kaip terminis apdorojimas, reiškia gamybos procedūras, kurios veikia aukštoje temperatūroje, paprastai aukštesnėje nei aliuminio lydymosi temperatūra.
Kaitinimo procesas paprastai atliekamas aukštos temperatūros krosnyje ir apima pagrindinius procesus, tokius kaip oksidacija, priemaišų difuzija ir atkaitinimas kristalų defektų taisymui puslaidininkių gamyboje.
Oksidacija: tai procesas, kurio metu silicio plokštelė dedama į oksidatorių, tokių kaip deguonis arba vandens garai, atmosferą, kad būtų galima termiškai apdoroti aukštoje temperatūroje, todėl silicio plokštelės paviršiuje vyksta cheminė reakcija ir susidaro oksido plėvelė.
Priemaišų difuzija: reiškia šiluminės difuzijos principų taikymą aukštos temperatūros sąlygomis, kad priemaišų elementai būtų įterpiami į silicio substratą pagal proceso reikalavimus, kad jo koncentracija pasiskirstytų tam tikra prasme ir taip pakeistų silicio medžiagos elektrines savybes.
Atkaitinimas reiškia silicio plokštelės kaitinimo procesą po jonų implantacijos, siekiant ištaisyti jonų implantacijos sukeltus grotelių defektus.
Yra trys pagrindiniai įrangos tipai, naudojami oksidacijai / difuzijai / atkaitinimui:
- Horizontali krosnis;
- Vertikali krosnis;
- Greito šildymo krosnis: greito terminio apdorojimo įranga
Tradiciniuose terminio apdorojimo procesuose daugiausia naudojamas ilgalaikis apdorojimas aukštoje temperatūroje, siekiant pašalinti jonų implantacijos padarytą žalą, tačiau jo trūkumai yra nepilnas defektų pašalinimas ir mažas implantuotų priemaišų aktyvavimo efektyvumas.
Be to, dėl aukštos atkaitinimo temperatūros ir ilgo laiko gali įvykti priemaišų persiskirstymas, todėl didelis kiekis priemaišų išsisklaidys ir neatitiks seklių jungčių bei siauro priemaišų pasiskirstymo reikalavimų.
Greitasis jonais implantuotų plokštelių terminis atkaitinimas naudojant greitojo terminio apdorojimo (RTP) įrangą – tai terminio apdorojimo metodas, per labai trumpą laiką įkaitinantis visą plokštelę iki tam tikros temperatūros (paprastai 400-1300°C).
Palyginti su atkaitinimu krosnyje, jis turi mažesnį šiluminį biudžetą, mažesnį priemaišų judėjimo diapazoną dopingo srityje, mažesnę taršą ir trumpesnį apdorojimo laiką.
Greitam terminio atkaitinimo procesui gali būti naudojami įvairūs energijos šaltiniai, o atkaitinimo laiko intervalas yra labai platus (nuo 100 iki 10-9s, pvz., lempos atkaitinimas, lazerinis atkaitinimas ir kt.). Jis gali visiškai suaktyvinti priemaišas, tuo pačiu efektyviai slopindamas priemaišų persiskirstymą. Šiuo metu jis plačiai naudojamas aukščiausios klasės integrinių grandynų gamybos procesuose, kurių plokštelių skersmuo didesnis nei 200 mm.
2. Antras šildymo procesas
2.1 Oksidacijos procesas
Integrinių grandynų gamybos procese naudojami du silicio oksido plėvelių formavimo būdai: terminis oksidavimas ir nusodinimas.
Oksidacijos procesas reiškia SiO2 susidarymą ant silicio plokštelių paviršiaus terminės oksidacijos būdu. Šiluminės oksidacijos būdu suformuota SiO2 plėvelė plačiai naudojama integrinių grandynų gamybos procese dėl puikių elektros izoliacijos savybių ir proceso galimybių.
Svarbiausios jo programos yra šios:
- Apsaugokite prietaisus nuo įbrėžimų ir užteršimo;
- Įkrautų nešėjų lauko izoliacijos ribojimas (paviršinis pasyvavimas);
- Dielektrinės medžiagos užtvaro oksido arba saugojimo elementų struktūrose;
- Implantų maskavimas dopingo metu;
- Dielektrinis sluoksnis tarp metalinių laidžių sluoksnių.
(1)Prietaiso apsauga ir izoliacija
SiO2, išaugintas ant plokštelės (silicio plokštelės) paviršiaus, gali būti veiksmingas barjerinis sluoksnis izoliuoti ir apsaugoti jautrius silicyje esančius įrenginius.
Kadangi SiO2 yra kieta ir neakyta (tanki) medžiaga, ją galima naudoti norint efektyviai izoliuoti aktyvius įrenginius ant silicio paviršiaus. Kietas SiO2 sluoksnis apsaugos silicio plokštelę nuo įbrėžimų ir pažeidimų, kurie gali atsirasti gamybos proceso metu.
(2)Paviršiaus pasyvavimas
Paviršiaus pasyvavimas Pagrindinis termiškai išauginto SiO2 privalumas yra tas, kad jis gali sumažinti silicio paviršiaus būklės tankį, apribodamas jo kabančiuosius ryšius, o tai vadinamas paviršiaus pasyvavimu.
Jis apsaugo nuo elektros degradacijos ir sumažina nuotėkio srovės, kurią sukelia drėgmė, jonai ar kiti išoriniai teršalai, kelią. Kietas SiO2 sluoksnis apsaugo Si nuo įbrėžimų ir proceso pažeidimų, kurie gali atsirasti gamybos metu.
Sio paviršiuje išaugęs SiO2 sluoksnis gali surišti ant Si paviršiaus esančius elektriškai aktyvius teršalus (judriųjų jonų tarša). Pasyvavimas taip pat svarbus kontroliuojant jungties įtaisų nuotėkio srovę ir auginant stabilius vartų oksidus.
Kaip aukštos kokybės pasyvinamasis sluoksnis, oksido sluoksnis turi kokybės reikalavimus, pavyzdžiui, vienodo storio, be skylių ir tuštumų.
Kitas veiksnys naudojant oksido sluoksnį kaip Si paviršiaus pasyvavimo sluoksnį yra oksido sluoksnio storis. Oksido sluoksnis turi būti pakankamai storas, kad metalo sluoksnis neįsikrautų dėl silicio paviršiuje susikaupusio krūvio, o tai panašu į įprastų kondensatorių įkrovos kaupimo ir gedimo charakteristikas.
SiO2 taip pat turi labai panašų šiluminio plėtimosi koeficientą kaip Si. Silicio plokštelės plečiasi vykstant aukštai temperatūrai ir susitraukia aušinant.
SiO2 plečiasi arba susitraukia labai artimu Si greičiui, o tai sumažina silicio plokštelės deformaciją terminio proceso metu. Taip taip pat išvengiama oksido plėvelės atsiskyrimo nuo silicio paviršiaus dėl plėvelės įtempimo.
(3)Vartų oksido dielektrikas
MOS technologijoje dažniausiai naudojamai ir svarbiausiai vartų oksido struktūrai kaip dielektrinė medžiaga naudojamas itin plonas oksido sluoksnis. Kadangi vartų oksido sluoksnis ir po juo esantis Si turi aukštos kokybės ir stabilumo charakteristikas, vartų oksido sluoksnis paprastai gaunamas termiškai auginant.
SiO2 turi didelį dielektrinį stiprumą (107 V/m) ir didelę varžą (apie 1017Ω·cm).
MOS įrenginių patikimumo raktas yra vartų oksido sluoksnio vientisumas. Vartų struktūra MOS įrenginiuose kontroliuoja srovės srautą. Kadangi šis oksidas yra lauko efekto technologija pagrįstų mikroschemų veikimo pagrindas,
Todėl aukšta kokybė, puikus plėvelės storio vienodumas ir priemaišų nebuvimas yra pagrindiniai jo reikalavimai. Bet koks užterštumas, galintis pabloginti vartų oksido struktūros funkciją, turi būti griežtai kontroliuojamas.
(4)Dopingo barjeras
SiO2 gali būti naudojamas kaip efektyvus maskavimo sluoksnis selektyviam silicio paviršiaus legiravimui. Kai ant silicio paviršiaus susidaro oksido sluoksnis, permatomoje kaukės dalyje esantis SiO2 yra išgraviruotas, kad susidarytų langas, pro kurį legiravimo medžiaga gali patekti į silicio plokštelę.
Ten, kur nėra langų, oksidas gali apsaugoti silicio paviršių ir neleisti nešvarumams išsisklaidyti, tokiu būdu leidžiant selektyviai implantuoti priemaišas.
Priemonės SiO2 juda lėtai, palyginti su Si, todėl priemaišoms blokuoti reikia tik plono oksido sluoksnio (atkreipkite dėmesį, kad šis greitis priklauso nuo temperatūros).
Plonas oksido sluoksnis (pvz., 150 Å storio) taip pat gali būti naudojamas tose vietose, kur reikalingas jonų implantavimas, kuris gali būti naudojamas siekiant sumažinti silicio paviršiaus pažeidimą.
Tai taip pat leidžia geriau kontroliuoti sankryžos gylį priemaišų implantavimo metu, nes sumažinamas nukreipimo efektas. Po implantacijos oksidą galima pasirinktinai pašalinti vandenilio fluorido rūgštimi, kad silicio paviršius vėl taptų lygus.
(5)Dielektrinis sluoksnis tarp metalinių sluoksnių
SiO2 įprastomis sąlygomis nepraleidžia elektros, todėl yra efektyvus izoliatorius tarp metalinių sluoksnių mikroschemose. SiO2 gali užkirsti kelią trumpiesiems jungimams tarp viršutinio metalo sluoksnio ir apatinio metalo sluoksnio, kaip ir laido izoliatorius gali užkirsti kelią trumpiesiems jungimams.
Oksidui keliamas kokybės reikalavimas, kad jame nebūtų skylučių ir tuštumų. Jis dažnai yra legiruojamas, kad būtų efektyvesnis sklandumas, o tai gali geriau sumažinti užteršimo sklaidą. Paprastai jis gaunamas cheminiu garų nusodinimu, o ne terminiu augimu.
Priklausomai nuo reakcijos dujų, oksidacijos procesas paprastai skirstomas į:
- Sausoji deguonies oksidacija: Si + O2→SiO2;
- Šlapioji deguonies oksidacija: 2H2O (vandens garai) + Si→SiO2+2H2;
- Oksidacija su chloru: chloro dujos, tokios kaip vandenilio chloridas (HCl), dichloretilenas DCE (C2H2Cl2) arba jo dariniai, dedami į deguonį, kad pagerintų oksidacijos greitį ir oksido sluoksnio kokybę.
(1)Sauso deguonies oksidacijos procesas: Deguonies molekulės reakcijos dujose difunduoja per jau susidariusį oksido sluoksnį, pasiekia SiO2 ir Si sąsają, reaguoja su Si ir tada sudaro SiO2 sluoksnį.
Sauso deguonies oksidacijos būdu paruoštas SiO2 turi tankią struktūrą, vienodą storį, stiprią maskavimo galimybę įpurškimui ir difuzijai bei aukštą proceso pakartojamumą. Jo trūkumas yra lėtas augimo tempas.
Šis metodas paprastai naudojamas aukštos kokybės oksidacijai, tokiai kaip vartų dielektrinė oksidacija, plono buferinio sluoksnio oksidacija arba oksidacijos pradžiai ir oksidacijos užbaigimui storo buferinio sluoksnio oksidacijos metu.
(2)Šlapio deguonies oksidacijos procesas: Vandens garai gali būti pernešami tiesiogiai deguonimi arba gali būti gaunami reaguojant vandeniliui ir deguoniui. Oksidacijos greitį galima keisti reguliuojant vandenilio arba vandens garų ir deguonies dalinio slėgio santykį.
Atkreipkite dėmesį, kad siekiant užtikrinti saugumą, vandenilio ir deguonies santykis neturi viršyti 1,88:1. Šlapioji deguonies oksidacija atsiranda dėl to, kad reakcijos dujose yra deguonies ir vandens garų, o vandens garai aukštoje temperatūroje suskaidys į vandenilio oksidą (H O).
Vandenilio oksido difuzijos greitis silicio okside yra daug greitesnis nei deguonies, todėl šlapio deguonies oksidacijos greitis yra maždaug viena eile didesnis nei sauso deguonies oksidacijos greitis.
(3)Chloru legiruotas oksidacijos procesas: Be tradicinės sausos deguonies oksidacijos ir šlapio deguonies oksidacijos, į deguonį galima pridėti chloro dujų, tokių kaip vandenilio chloridas (HCl), dichloretilenas DCE (C2H2Cl2) arba jo dariniai, siekiant pagerinti oksidacijos greitį ir oksido sluoksnio kokybę. .
Pagrindinė oksidacijos greičio padidėjimo priežastis yra ta, kad kai oksidacijai dedama chloro, reagente ne tik yra vandens garų, kurie gali pagreitinti oksidaciją, bet ir chloras kaupiasi šalia Si ir SiO2 sąsajos. Esant deguoniui, chlorosilicio junginiai lengvai paverčiami silicio oksidu, kuris gali katalizuoti oksidaciją.
Pagrindinė oksido sluoksnio kokybės gerinimo priežastis yra ta, kad oksido sluoksnyje esantys chloro atomai gali išvalyti natrio jonų aktyvumą ir taip sumažinti oksidacijos defektus, atsirandančius dėl įrangos ir proceso žaliavų užteršimo natrio jonais. Todėl chloro dopingas dalyvauja daugumoje sauso deguonies oksidacijos procesų.
2.2 Difuzijos procesas
Tradicinė difuzija reiškia medžiagų perkėlimą iš didesnės koncentracijos sričių į mažesnės koncentracijos sritis, kol jos pasiskirsto tolygiai. Difuzijos procesas vyksta pagal Ficko dėsnį. Difuzija gali vykti tarp dviejų ar daugiau medžiagų, o koncentracijos ir temperatūrų skirtumai tarp skirtingų sričių skatina medžiagų pasiskirstymą į vienodą pusiausvyros būseną.
Viena iš svarbiausių puslaidininkinių medžiagų savybių yra ta, kad jų laidumą galima reguliuoti pridedant skirtingų tipų ar koncentracijų priemaišų. Integrinių grandynų gamyboje šis procesas paprastai pasiekiamas naudojant dopingo arba difuzijos procesus.
Priklausomai nuo projektavimo tikslų, puslaidininkinės medžiagos, tokios kaip silicis, germanis arba III-V junginiai, gali įgyti dvi skirtingas puslaidininkines savybes – N tipo arba P tipo, legiruojant donoro priemaišomis arba akceptorių priemaišomis.
Puslaidininkių dopingas daugiausia atliekamas dviem būdais: difuzijos arba jonų implantavimu, kurių kiekvienas turi savo ypatybes:
Difuzinis dopingas yra pigesnis, tačiau negalima tiksliai kontroliuoti dopingo medžiagos koncentracijos ir gylio;
Nors jonų implantavimas yra gana brangus, jis leidžia tiksliai kontroliuoti priedo koncentracijos profilius.
Iki aštuntojo dešimtmečio integrinių grandynų grafikos funkcijų dydis buvo maždaug 10 μm, o tradicinė šiluminės difuzijos technologija dažniausiai buvo naudojama dopingui.
Difuzijos procesas daugiausia naudojamas puslaidininkinėms medžiagoms modifikuoti. Difuzuojant įvairias medžiagas į puslaidininkines medžiagas, galima keisti jų laidumą ir kitas fizikines savybes.
Pavyzdžiui, trivalentį elementą borą difunduojant į silicį, susidaro P tipo puslaidininkis; legiruojant penkiavalenčius elementus fosforą arba arseną, susidaro N tipo puslaidininkis. Kai P tipo puslaidininkis su daugiau skylių susiliečia su N tipo puslaidininkiu, kuriame yra daugiau elektronų, susidaro PN sandūra.
Mažėjant elementų dydžiams, dėl izotropinės difuzijos proceso priedai gali išsisklaidyti į kitą ekrano oksido sluoksnio pusę, sukeldami trumpus tarp gretimų regionų.
Išskyrus kai kuriuos specialius naudojimo atvejus (pvz., ilgalaikę difuziją, kad susidarytų tolygiai paskirstytos aukštai įtampai atsparios zonos), difuzijos procesas palaipsniui buvo pakeistas jonų implantavimu.
Tačiau naudojant technologijas, kurių ilgis mažesnis nei 10 nm, kadangi trimačio plauko lauko tranzistoriaus (FinFET) įrenginio Fin dydis yra labai mažas, jonų implantacija sugadins jo mažytę struktūrą. Šią problemą gali išspręsti kietojo šaltinio difuzijos proceso naudojimas.
2.3 Degradacijos procesas
Atkaitinimo procesas taip pat vadinamas terminiu atkaitinimu. Procesas yra silicio plokštelės pastatymas į aukštos temperatūros aplinką tam tikram laikui, kad būtų pakeista mikrostruktūra silicio plokštelės paviršiuje arba viduje, kad būtų pasiektas konkretus proceso tikslas.
Svarbiausi atkaitinimo proceso parametrai yra temperatūra ir laikas. Kuo aukštesnė temperatūra ir kuo ilgesnis laikas, tuo didesnis šilumos biudžetas.
Faktiniame integrinių grandynų gamybos procese šiluminis biudžetas yra griežtai kontroliuojamas. Jei proceso eigoje yra keli atkaitinimo procesai, šiluminis biudžetas gali būti išreikštas kaip kelių terminio apdorojimo superpozicija.
Tačiau miniatiūruojant proceso mazgus, leistinas šiluminis biudžetas visame procese tampa vis mažesnis, tai yra aukštatemperatūrinio terminio proceso temperatūra ir laikas trumpėja.
Paprastai atkaitinimo procesas derinamas su jonų implantavimu, plonos plėvelės nusodinimu, metalo silicido formavimu ir kitais procesais. Labiausiai paplitęs yra terminis atkaitinimas po jonų implantacijos.
Jonų implantacija paveiks substrato atomus, todėl jie atitrūks nuo pradinės gardelės struktūros ir sugadins substrato gardelę. Terminis atkaitinimas gali atitaisyti jonų implantacijos sukeltą gardelės pažeidimą, taip pat gali perkelti implantuotų priemaišų atomus iš gardelės tarpų į gardelės vietas, taip jas suaktyvindamas.
Grotelių pažeidimams atitaisyti reikalinga temperatūra yra apie 500°C, o priemaišų aktyvavimui reikalinga temperatūra – apie 950°C. Teoriškai, kuo ilgesnis atkaitinimo laikas ir aukštesnė temperatūra, tuo didesnis priemaišų aktyvavimo greitis, tačiau per didelis šiluminis biudžetas sukels pernelyg didelę priemaišų difuziją, todėl procesas bus nekontroliuojamas ir galiausiai pablogins įrenginio ir grandinės veikimą.
Todėl, tobulėjant gamybos technologijoms, tradicinis ilgalaikis atkaitinimas krosnyje palaipsniui buvo pakeistas greituoju terminiu atkaitinimu (RTA).
Gamybos procese kai kurioms specifinėms plėvelėms po nusodinimo reikia atlikti terminio atkaitinimo procesą, kad pasikeistų tam tikros fizinės ar cheminės plėvelės savybės. Pavyzdžiui, biri plėvelė tampa tanki, keičiasi sauso arba šlapio ėsdinimo greitis;
Kitas dažniausiai naudojamas atkaitinimo procesas vyksta metalo silicido susidarymo metu. Metalinės plėvelės, tokios kaip kobaltas, nikelis, titanas ir kt., yra išpurškiamos ant silicio plokštelės paviršiaus, o po greito terminio atkaitinimo santykinai žemoje temperatūroje metalas ir silicis gali sudaryti lydinį.
Tam tikri metalai skirtingomis temperatūros sąlygomis sudaro skirtingas lydinio fazes. Paprastai tikimasi, kad proceso metu susidarys lydinio fazė su mažesne kontaktine varža ir kūno atsparumu.
Atsižvelgiant į skirtingus šiluminio biudžeto reikalavimus, atkaitinimo procesas yra padalintas į aukštos temperatūros krosnies atkaitinimą ir greitą terminį atkaitinimą.
- Aukštos temperatūros krosnies vamzdžių atkaitinimas:
Tai tradicinis atkaitinimo metodas, pasižymintis aukšta temperatūra, ilgu atkaitinimo laiku ir dideliu biudžetu.
Kai kuriuose specialiuose procesuose, pavyzdžiui, deguonies įpurškimo izoliavimo technologijoje, skirtoje SOI substratams paruošti, ir giluminio šulinėlio difuzijos procesuose, jis plačiai naudojamas. Tokiems procesams paprastai reikia didesnio šiluminio biudžeto, kad būtų pasiektas tobulas grotelės arba vienodas priemaišų pasiskirstymas.
- Greitas terminis atkaitinimas:
Tai silicio plokštelių apdorojimas itin sparčiai kaitinant/aušinant ir trumpai išlaikant tikslinėje temperatūroje, kartais dar vadinamas greitu terminiu apdorojimu (RTP).
Formuojant itin seklias jungtis, greitas terminis atkaitinimas užtikrina kompromisinį grotelių defektų taisymo, priemaišų aktyvinimo ir priemaišų difuzijos sumažinimo optimizavimą ir yra būtinas pažangių technologijų mazgų gamybos procese.
Temperatūros kilimo / kritimo procesas ir trumpas buvimas tikslinėje temperatūroje kartu sudaro greito terminio atkaitinimo šiluminį biudžetą.
Tradicinis greitas terminis atkaitinimas yra apie 1000°C ir trunka sekundes. Pastaraisiais metais spartaus terminio atkaitinimo reikalavimai tapo vis griežtesni, o žaibiškas atkaitinimas, spyglių atkaitinimas ir lazerinis atkaitinimas palaipsniui vystėsi, kai atkaitinimo laikas siekia milisekundes ir netgi linkęs vystytis link mikrosekundžių ir submikrosekundžių.
3 . Trys šildymo proceso įrenginiai
3.1 Difuzijos ir oksidacijos įranga
Difuzijos procese daugiausia naudojamas šiluminės difuzijos principas esant aukštai temperatūrai (dažniausiai 900–1200 ℃), kad į silicio substratą reikiamame gylyje būtų įterpiami priemaišų elementai, kad būtų suteiktas specifinis koncentracijos pasiskirstymas, kad būtų pakeistos elektrinės silicio savybės. medžiaga ir suformuoti puslaidininkinio įtaiso struktūrą.
Silicio integrinių grandynų technologijoje difuzijos procesas naudojamas PN jungtims arba komponentams, tokiems kaip rezistoriai, kondensatoriai, sujungimo laidai, diodai ir tranzistoriai integruotose grandinėse, gaminti, taip pat naudojamas atskirti komponentus.
Dėl nesugebėjimo tiksliai kontroliuoti dopingo koncentracijos pasiskirstymo, gaminant integrinius grandynus, kurių plokštelių skersmuo yra 200 mm ir didesnis, difuzijos procesas palaipsniui buvo pakeistas jonų implantavimo legiravimo procesu, tačiau nedidelis kiekis vis dar naudojamas sunkiuosiuose įrenginiuose. dopingo procesai.
Tradicinė difuzijos įranga daugiausia yra horizontalios difuzijos krosnys, taip pat yra keletas vertikalių difuzijos krosnių.
Horizontali difuzinė krosnis:
Tai terminio apdorojimo įranga, plačiai naudojama integrinių grandynų, kurių plokštelės skersmuo mažesnis nei 200 mm, difuzijos procese. Jo charakteristikos yra tokios, kad kaitinimo krosnies korpusas, reakcijos vamzdis ir kvarcinis laivas su plokštelėmis yra išdėstyti horizontaliai, todėl proceso charakteristikos yra geros plokštelių vienodumo.
Tai ne tik viena iš svarbiausių integrinių grandynų gamybos linijos įrangos, bet ir plačiai naudojama difuzijos, oksidacijos, atkaitinimo, legiravimo ir kituose pramonės procesuose, pvz., diskretiniuose įrenginiuose, galios elektroniniuose prietaisuose, optoelektroniniuose įrenginiuose ir optiniuose pluoštuose. .
Vertikali difuzinė krosnis:
Paprastai tai reiškia paketinio terminio apdorojimo įrangą, naudojamą 200 mm ir 300 mm skersmens plokštelių integrinio grandyno procese, paprastai žinomą kaip vertikalią krosnį.
Vertikalios difuzijos krosnies konstrukcinės savybės yra tokios, kad šildymo krosnies korpusas, reakcijos vamzdis ir kvarcinė valtis, kurioje yra plokštelė, yra vertikaliai, o plokštelė yra horizontaliai. Jis pasižymi geru plokščių vienodumu, aukštu automatizavimo laipsniu ir stabiliu sistemos veikimu, kuris gali patenkinti didelio masto integrinių grandynų gamybos linijų poreikius.
Vertikali difuzinė krosnis yra viena iš svarbių puslaidininkinių integrinių grandynų gamybos linijos įrangos, taip pat dažnai naudojama susijusiuose procesuose galios elektroninių prietaisų (IGBT) ir pan.
Vertikali difuzinė krosnis yra taikoma oksidacijos procesams, tokiems kaip sausa deguonies oksidacija, vandenilio-deguonies sintezės oksidacija, silicio oksinitrido oksidacija ir plonų plėvelių augimo procesai, tokie kaip silicio dioksidas, polisilicis, silicio nitridas (Si3N4) ir atominio sluoksnio nusodinimas.
Jis taip pat dažnai naudojamas aukštos temperatūros atkaitinimo, vario atkaitinimo ir legiravimo procesuose. Kalbant apie difuzijos procesą, vertikalios difuzijos krosnys kartais naudojamos ir sunkiuose dopingo procesuose.
3.2 Greitojo atkaitinimo įranga
Greitojo terminio apdorojimo (RTP) įranga – tai vienos plokštelės terminio apdorojimo įranga, galinti greitai pakelti plokštelės temperatūrą iki procesui reikalingos temperatūros (200-1300°C) ir greitai ją atvėsinti. Šildymo/aušinimo greitis paprastai yra 20–250°C/s.
Be daugybės energijos šaltinių ir atkaitinimo laiko, RTP įranga taip pat pasižymi puikiomis proceso savybėmis, pvz., puiki šilumos biudžeto kontrolė ir geresnis paviršiaus vienodumas (ypač didelių dydžių plokštelėms), taiso plokštelių pažeidimus, atsiradusius dėl jonų implantacijos ir kelios kameros vienu metu gali vykdyti skirtingus proceso etapus.
Be to, RTP įranga gali lanksčiai ir greitai konvertuoti bei reguliuoti proceso dujas, kad tame pačiame terminio apdorojimo procese būtų galima užbaigti kelis terminio apdorojimo procesus.
RTP įranga dažniausiai naudojama greitam terminiam atkaitinimui (RTA). Po jonų implantacijos reikalinga RTP įranga, skirta atitaisyti jonų implantacijos padarytą žalą, suaktyvinti legiruotus protonus ir veiksmingai slopinti priemaišų difuziją.
Paprastai tariant, gardelės defektų taisymo temperatūra yra apie 500°C, o legiruotų atomų aktyvavimui reikalinga 950°C. Priemaišų aktyvavimas yra susijęs su laiku ir temperatūra. Kuo ilgesnis laikas ir kuo aukštesnė temperatūra, tuo pilniau suaktyvėja priemaišos, tačiau tai nepadeda slopinti priemaišų difuzijos.
Kadangi RTP įranga pasižymi greito temperatūros kilimo / kritimo ir trumpos trukmės savybėmis, atkaitinimo procesas po jonų implantavimo gali pasiekti optimalų parametrų pasirinkimą tarp grotelių defektų taisymo, priemaišų aktyvavimo ir priemaišų difuzijos slopinimo.
RTA daugiausia skirstoma į šias keturias kategorijas:
(1)Smailių atkaitinimas
Jo ypatybė yra ta, kad jis orientuotas į greitą šildymo / aušinimo procesą, tačiau iš esmės neturi šilumos išsaugojimo proceso. Spyglių atkaitinimas labai trumpai išlieka aukštos temperatūros taške, o pagrindinė jo funkcija – aktyvuoti legiravimo elementus.
Esant faktinėms reikmėms, plokštelė pradeda greitai įkaisti nuo tam tikro stabilios budėjimo temperatūros taško ir iš karto atvėsta pasiekusi tikslinę temperatūrą.
Kadangi palaikymo laikas tikslinės temperatūros taške (ty didžiausios temperatūros taške) yra labai trumpas, atkaitinimo procesas gali maksimaliai padidinti priemaišų aktyvavimo laipsnį ir sumažinti priemaišų difuzijos laipsnį, tuo pat metu turėti geras atkaitinimo defektų taisymo charakteristikas, todėl atkaitinimo procesas yra aukštesnis. sukibimo kokybė ir mažesnė nuotėkio srovė.
Spyglių atkaitinimas plačiai naudojamas itin sekliuose sujungimo procesuose po 65 nm. Spyglių atkaitinimo proceso parametrai daugiausia apima didžiausią temperatūrą, didžiausią išlikimo laiką, temperatūros skirtumus ir plokštelių atsparumą po proceso.
Kuo trumpesnis piko buvimo laikas, tuo geriau. Tai daugiausia priklauso nuo temperatūros reguliavimo sistemos šildymo/aušinimo greičio, tačiau tam tikrą įtaką kartais turi ir pasirinkta proceso dujų atmosfera.
Pavyzdžiui, helis turi mažą atominį tūrį ir greitą difuzijos greitį, kuris skatina greitą ir vienodą šilumos perdavimą ir gali sumažinti smailės plotį arba smailės buvimo laiką. Todėl kartais pasirenkamas helis, padedantis šildyti ir vėsinti.
(2)Lempos atkaitinimas
Plačiai naudojama lempų atkaitinimo technologija. Halogeninės lempos paprastai naudojamos kaip greito atkaitinimo šilumos šaltiniai. Jų didelis šildymo / aušinimo greitis ir tikslus temperatūros valdymas gali atitikti gamybos procesų, viršijančių 65 nm, reikalavimus.
Tačiau ji negali visiškai atitikti griežtų 45 nm proceso reikalavimų (po 45 nm proceso, kai įvyksta loginio LSI nikelio ir silicio kontaktas, plokštelę reikia greitai pašildyti nuo 200 °C iki daugiau nei 1000 °C per milisekundes, todėl paprastai reikalingas atkaitinimas lazeriu).
(3)Atkaitinimas lazeriu
Atkaitinimas lazeriu – tai procesas, kai tiesiogiai naudojant lazerį plokštelės paviršiaus temperatūra pakyla tol, kol pakanka ištirpdyti silicio kristalą, todėl jis labai suaktyvinamas.
Atkaitinimo lazeriu privalumai – itin greitas kaitinimas ir jautrus valdymas. Jam nereikia kaitinti kaitinamojo siūlelio ir iš esmės nėra problemų dėl temperatūros vėlavimo ir kaitinamojo siūlelio naudojimo laiko.
Tačiau techniniu požiūriu lazerinis atkaitinimas turi nuotėkio srovės ir likučių defektų problemų, kurios taip pat turės tam tikros įtakos įrenginio veikimui.
(4)Flash atkaitinimas
Greitasis atkaitinimas yra atkaitinimo technologija, kuri naudoja didelio intensyvumo spinduliuotę plokštelių atkaitinimui atlikti esant tam tikrai išankstinio pašildymo temperatūrai.
Plokštelė pašildoma iki 600-800°C, o tada trumpalaikiam impulsiniam švitinimui naudojama didelio intensyvumo spinduliuotė. Kai plokštelės maksimali temperatūra pasiekia reikiamą atkaitinimo temperatūrą, spinduliuotė nedelsiant išjungiama.
RTP įranga vis dažniau naudojama pažangioje integrinių grandynų gamyboje.
Be to, kad RTP įranga plačiai naudojama RTA procesuose, ji taip pat pradėta naudoti greito terminio oksidavimo, greito terminio nitridavimo, greito terminio difuzijos, greito cheminio garų nusodinimo, taip pat metalo silicido susidarymo ir epitaksiniuose procesuose.
——————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera gali suteiktigrafito dalys,minkštas / standus veltinis,silicio karbido dalys,CVD silicio karbido dalys, irSiC/TaC dengtos dalyssu visu puslaidininkio procesu per 30 dienų.
Jei jus domina pirmiau minėti puslaidininkiniai gaminiai,nedvejodami susisiekite su mumis pirmą kartą.
Tel.: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Paskelbimo laikas: 2024-08-27