1. Iwwersiicht
Heizung, och bekannt als thermesch Veraarbechtung, bezitt sech op Fabrikatiounsprozeduren déi bei héijen Temperaturen funktionnéieren, normalerweis méi héich wéi de Schmelzpunkt vun Aluminium.
Den Heizungsprozess gëtt normalerweis an engem Héichtemperaturofen duerchgefouert an enthält grouss Prozesser wéi Oxidatioun, Gëftstoffdiffusioun, an Glühung fir Kristalldefektreparatur an der Hallefleitfabrikatioun.
Oxidatioun: Et ass e Prozess an deem e Siliziumwafer an enger Atmosphär vun Oxidanten wéi Sauerstoff oder Waasserdamp fir Héichtemperatur Wärmebehandlung plazéiert gëtt, wat eng chemesch Reaktioun op der Uewerfläch vum Siliziumwafer verursaacht fir en Oxidfilm ze bilden.
Gëftstoffdiffusioun: bezitt sech op d'Benotzung vun thermesche Diffusiounsprinzipien ënner héijer Temperaturbedéngungen fir Gëftstoffer an de Siliziumsubstrat anzeféieren no Prozessfuerderunge, sou datt et eng spezifesch Konzentratiounsverdeelung huet, an doduerch d'elektresch Eegeschafte vum Siliziummaterial verännert.
Annealing bezitt sech op de Prozess vun der Heizung vum Siliziumwafer no der Ionimplantatioun fir d'Gitterdefekter ze reparéieren déi duerch Ionimplantatioun verursaacht ginn.
Et ginn dräi Basisaarte vun Ausrüstung fir Oxidatioun / Diffusioun / Annealing benotzt:
- horizontalen Uewen;
- vertikalen Uewen;
- Rapid Heizung Uewen: rapid Hëtzt Behandlung Equipement
Traditionell Hëtztbehandlungsprozesser benotzen haaptsächlech laangfristeg Héichtemperaturbehandlung fir Schued ze eliminéieren deen duerch Ionimplantatioun verursaacht gëtt, awer seng Nodeeler sinn onkomplett Defektentfernung a geréng Aktivéierungseffizienz vun implantéierte Gëftstoffer.
Zousätzlech, wéinst der héich annealing Temperatur a laang Zäit, Gëftstoffer Ëmverdeelung ass méiglecherweis geschéien, dauernd eng grouss Quantitéit vun Gëftstoffer ze diffusen an net den Ufuerderunge vun shallow junctions a schmuel Gëftstoffer Verdeelung treffen.
Rapid thermesch annealing vun ion-implantéiert wafers mat rapid thermesch Veraarbechtung (RTP) Ausrüstung ass eng Hëtzt Behandlung Method déi de ganze wafer op eng gewëssen Temperatur (allgemeng 400-1300 ° C) an enger ganz kuerzer Zäit erhëtzt.
Am Verglach mat Schmelzheizung, huet et d'Virdeeler vu manner thermesche Budget, méi kleng Gamme vu Gëftstofferbewegung am Dopingberäich, manner Verschmotzung a méi kuerz Veraarbechtungszäit.
De schnelle thermesche Glühungsprozess kann eng Vielfalt vun Energiequellen benotzen, an d'Glühungszäitbereich ass ganz breet (vu 100 bis 10-9s, wéi Lampeglühung, Laserglühung, etc.). Et kann Gëftstoffer komplett aktivéieren wärend d'Verdeelung vun der Gëftstoffer effektiv ënnerdréckt. Et ass am Moment vill an héich-Enn integréiert Circuit Fabrikatioun Prozesser mat wafer Duerchmiesser méi wéi 200mm benotzt.
2. Zweet Heizungsprozess
2.1 Oxidatiounsprozess
Am integréierte Circuit Fabrikatiounsprozess ginn et zwou Methoden fir Siliziumoxidfilmer ze bilden: thermesch Oxidatioun an Oflagerung.
Den Oxidatiounsprozess bezitt sech op de Prozess fir SiO2 op der Uewerfläch vu Siliziumwaferen duerch thermesch Oxidatioun ze bilden. De SiO2 Film, deen duerch thermesch Oxidatioun geformt gëtt, gëtt wäit am integréierte Circuit Fabrikatiounsprozess benotzt wéinst senge superieure elektresche Isolatiounseigenschaften a Prozessmachbarkeet.
Seng wichtegst Uwendungen sinn wéi follegt:
- Schützt Geräter vu Kratzer a Kontaminatioun;
- Limitéiert d'Feldisolatioun vu geluedenen Träger (Surfacepassivatioun);
- Dielektresch Materialien a Gateoxid oder Späicherzellstrukturen;
- Implantatmaske bei Doping;
- Eng dielektresch Schicht tëscht Metallleitungsschichten.
(1)Apparat Schutz an Isolatioun
SiO2 ugebaut op der Uewerfläch vun engem Wafer (Silicium wafer) kann als effektiv Barrière Schicht déngen fir sensibel Apparater am Silizium ze isoléieren an ze schützen.
Well SiO2 en haart an net-porösen (dichte) Material ass, kann et benotzt ginn fir aktiv Geräter op der Silicium Uewerfläch effektiv ze isoléieren. Déi haart SiO2 Schicht schützt de Siliziumwafer vu Kratzer a Schued, déi während dem Fabrikatiounsprozess optrieden.
(2)Uewerfläch Passivatioun
Uewerfläch Passivatioun E grousse Virdeel vun thermesch ugebaut SiO2 ass, datt et der Uewerfläch Staat Dicht vun Silizium reduzéieren kann duerch Aschränkung seng dangling Obligatiounen, en Effekt bekannt als Uewerfläch passivation.
Et verhënnert elektresch Degradatioun a reduzéiert de Wee fir Leckstroum verursaacht duerch Feuchtigkeit, Ionen oder aner extern Verschmotzungen. Déi haart SiO2 Schicht schützt Si vu Kratzer a Prozessschued, déi während der Postproduktioun optrieden.
D'SiO2 Schicht, déi op der Si Uewerfläch gewuess ass, kann déi elektresch aktive Verschmotzungen (mobil Ionkontaminatioun) op der Si Uewerfläch binden. Passivatioun ass och wichteg fir de Leckstroum vu Kräizungsapparater ze kontrolléieren a stabile Gateoxiden ze wuessen.
Als qualitativ héichwäerteg Passivatiounsschicht huet d'Oxidschicht Qualitéitsfuerderunge wéi eenheetlech Dicke, keng Pinholes an Void.
En anere Faktor beim Gebrauch vun enger Oxidschicht als Si Uewerflächpassivatiounsschicht ass d'Dicke vun der Oxidschicht. D'Oxidschicht muss déck genuch sinn fir ze verhënneren datt d'Metallschicht opgeléist gëtt wéinst der Ladungakkumulatioun op der Siliziumfläch, wat ähnlech wéi d'Ladelagerung an d'Decomptecharakteristike vun gewéinleche Kondensatoren ass.
SiO2 huet och e ganz ähnleche Koeffizient vun der thermescher Expansioun wéi Si. Silicon wafers expandéieren während héich Temperatur Prozesser a Kontrakt während Ofkillung.
SiO2 erweidert oder kontraktéiert mat engem Taux ganz no bei deem vu Si, wat d'Verréckelung vun der Siliziumwafer während dem thermesche Prozess miniméiert. Dëst vermeit och d'Trennung vum Oxidfilm vun der Siliziumoberfläche wéinst der Filmstress.
(3)Gate Oxid dielektresch
Fir déi meescht benotzt a wichteg Gateoxidstruktur an der MOS Technologie gëtt eng extrem dënn Oxidschicht als dielektrescht Material benotzt. Zënter datt d'Gateoxidschicht an d'Si drënner d'Charakteristike vu héich Qualitéit a Stabilitéit hunn, gëtt d'Gateoxidschicht allgemeng duerch thermesch Wuesstum kritt.
SiO2 huet eng héich dielektresch Kraaft (107V/m) an eng héich Resistivitéit (ongeféier 1017Ω·cm).
De Schlëssel fir d'Zouverlässegkeet vu MOS-Geräter ass d'Integritéit vun der Gateoxidschicht. D'Paartstruktur a MOS-Geräter kontrolléiert de Stroum vum Stroum. Well dëst Oxid d'Basis ass fir d'Funktioun vu Mikrochips baséiert op Feldeffekttechnologie,
Dofir sinn héich Qualitéit, exzellent Filmdicke Uniformitéit a Feele vu Gëftstoffer seng Basis Ufuerderunge. All Kontaminatioun, déi d'Funktioun vun der Gateoxidstruktur degradéiere kann, muss strikt kontrolléiert ginn.
(4)Doping Barrière
SiO2 kann als effektiv Maskéierungsschicht fir selektiv Doping vu Siliziumoberfläche benotzt ginn. Wann eng Oxidschicht op der Silicium Uewerfläch geformt ass, gëtt de SiO2 am transparenten Deel vun der Mask geprägt fir eng Fënster ze bilden, duerch déi d'Dopingmaterial an d'Siliciumwafer kënnt.
Wou et keng Fënstere gëtt, kann den Oxid d'Silisiumoberfläche schützen an d'Gëftstoffer verhënnert ze diffuséieren, sou datt se selektiv Gëftstoffimplantatioun erméiglechen.
Dotante beweegen sech lues a SiO2 am Verglach zum Si, sou datt nëmmen eng dënn Oxidschicht gebraucht gëtt fir d'Dopanten ze blockéieren (notéiert datt dësen Taux Temperaturofhängeg ass).
Eng dënn Oxidschicht (zB 150 Å déck) kann och a Gebidder benotzt ginn, wou Ionimplantatioun erfuerderlech ass, wat benotzt ka ginn fir Schued un der Silicium Uewerfläch ze minimiséieren.
Et erlaabt och eng besser Kontroll vun der Kräizungsdéift während der Gëftstofferimplantatioun duerch d'Reduktioun vum Channeling Effekt. No der Implantatioun kann d'Oxid selektiv mat Fluorsäure geläscht ginn, fir d'Silicium Uewerfläch erëm flaach ze maachen.
(5)Dielektresch Schicht tëscht Metallschichten
SiO2 féiert net Elektrizitéit ënner normale Konditiounen, sou datt et en effektiven Isolator tëscht Metallschichten a Mikrochips ass. SiO2 kann Kuerzschluss tëscht der ieweschter Metallschicht an der ënneschter Metallschicht verhënneren, sou wéi den Isolator um Drot kann Kuerzschlëss verhënneren.
D'Qualitéitsfuerderung fir Oxid ass datt et fräi vu Pinholes an Void ass. Et gëtt dacks dotéiert fir méi effektiv Flëssegkeet ze kréien, wat d'Kontaminatiounsdiffusioun besser miniméiere kann. Et gëtt normalerweis duerch chemesch Dampdepositioun kritt anstatt thermesche Wuesstum.
Ofhängeg vum Reaktiounsgas ass den Oxidatiounsprozess normalerweis opgedeelt an:
- Dréche Sauerstoffoxidatioun: Si + O2→SiO2;
- Naass Sauerstoffoxidatioun: 2H2O (Waasserdamp) + Si→SiO2+2H2;
- Chlor-dotéiert Oxidatioun: Chlorgas, wéi Waasserstoffchlorid (HCl), Dichlorethylen DCE (C2H2Cl2) oder seng Derivate, gëtt u Sauerstoff bäigefüügt fir d'Oxidatiounsquote an d'Qualitéit vun der Oxidschicht ze verbesseren.
(1)Dréchen Sauerstoff Oxidatiounsprozess: D'Sauerstoffmoleküle am Reaktiounsgas diffusen duerch déi scho geformt Oxidschicht, erreechen d'Interface tëscht SiO2 a Si, reagéiere mat Si a bilden dann eng SiO2-Schicht.
D'SiO2 virbereet duerch dréchen Sauerstoff Oxidatioun huet eng dichte Struktur, eenheetlech deck, staark Mask Fähegkeet fir Injektioun an Diffusioun, an héich Prozess repeatability. Säin Nodeel ass datt de Wuesstum lues ass.
Dës Method gëtt allgemeng fir héichqualitativ Oxidatioun benotzt, sou wéi Gate dielektresch Oxidatioun, dënn Pufferschichtoxidatioun, oder fir d'Oxidatioun unzefänken an d'Oxidatioun ofzeschléissen wärend der décke Pufferschichtoxidatioun.
(2)Naass Sauerstoff Oxidatiounsprozess: Waasserdamp kann direkt a Sauerstoff gedroe ginn, oder et kann duerch d'Reaktioun vu Waasserstoff a Sauerstoff kritt ginn. D'Oxidatiounsquote kann geännert ginn andeems de Partielldrockverhältnis vu Waasserstoff oder Waasserdamp op Sauerstoff ugepasst gëtt.
Bedenkt datt fir Sécherheet ze garantéieren, d'Verhältnis vu Waasserstoff a Sauerstoff däerf net méi wéi 1,88: 1 sinn. Naass Sauerstoffoxidatioun ass wéinst der Präsenz vu Sauerstoff a Waasserdamp am Reaktiounsgas, a Waasserdamp zerstéiert a Waasserstoffoxid (HO) bei héijen Temperaturen.
D'Diffusiounsquote vum Waasserstoffoxid am Siliziumoxid ass vill méi séier wéi dee vum Sauerstoff, sou datt d'naass Sauerstoffoxidatiounsquote ongeféier eng Uerdnung vun der Gréisst méi héich ass wéi den dréchene Sauerstoffoxidatiounsquote.
(3)Chlor-dotéiert Oxidatiounsprozess: Nieft der traditioneller dréchener Sauerstoffoxidatioun a naasser Sauerstoffoxidatioun kann Chlorgas, wéi Waasserstoffchlorid (HCl), Dichlorethylen DCE (C2H2Cl2) oder seng Derivate, un Sauerstoff bäigefüügt ginn fir d'Oxidatiounsquote an d'Qualitéit vun der Oxidschicht ze verbesseren .
Den Haaptgrond fir d'Erhéijung vun der Oxidatiounsquote ass datt wann Chlor fir d'Oxidatioun bäigefüügt gëtt, net nëmmen de Reaktant Waasserdamp enthält, déi d'Oxidatioun beschleunegen kann, mee Chlor accumuléiert och no bei der Interface tëscht Si a SiO2. A Präsenz vu Sauerstoff ginn Chlorsiliciumverbindunge liicht an Siliziumoxid ëmgewandelt, wat d'Oxidatioun katalyséiere kann.
Den Haaptgrond fir d'Verbesserung vun der Oxidschichtqualitéit ass datt d'Chloratome an der Oxidschicht d'Aktivitéit vun Natriumionen purifizéieren, an doduerch d'Oxidatiounsdefekter reduzéieren, déi duerch Natriumionkontaminatioun vun Ausrüstung a Prozess Rohmaterial agefouert ginn. Dofir ass Chlor Doping an de meeschte dréchene Sauerstoffoxidatiounsprozesser involvéiert.
2.2 Diffusioun Prozess
Traditionell Diffusioun bezitt sech op den Transfer vu Stoffer vu Beräicher mat méi héijer Konzentratioun op Gebidder mat méi niddereger Konzentratioun bis se gläichméisseg verdeelt sinn. Den Diffusiounsprozess follegt dem Fick säi Gesetz. D'Diffusioun kann tëscht zwee oder méi Substanzen optrieden, an d'Konzentratioun an d'Temperaturdifferenzen tëscht verschiddene Beräicher féieren d'Verdeelung vu Stoffer an en eenheetleche Gläichgewiichtzoustand.
Ee vun de wichtegsten Eegeschafte vun Hallefleitmaterialien ass datt hir Konduktivitéit ugepasst ka ginn andeems verschidden Aarte oder Konzentratioune vun Dotanten derbäigesat ginn. An der integréierter Circuitfabrikatioun gëtt dëse Prozess normalerweis duerch Doping- oder Diffusiounsprozesser erreecht.
Ofhängeg vun den Designziler kënnen Hallefleitmaterialien wéi Silizium, Germanium oder III-V Verbindungen zwee verschidde Hallefleitungseigenschaften kréien, N-Typ oder P-Typ, duerch Doping mat Donor Gëftstoffer oder Akzeptor Gëftstoffer.
Semiconductor Doping gëtt haaptsächlech duerch zwou Methoden duerchgefouert: Diffusioun oder Ionimplantatioun, jidderee mat hiren eegene Charakteristiken:
Diffusiounsdoping ass manner deier, awer d'Konzentratioun an d'Tiefe vum Dopingmaterial kënnen net präzis kontrolléiert ginn;
Wärend Ionimplantatioun relativ deier ass, erlaabt et eng präzis Kontroll vun Dotant Konzentratiounsprofiler.
Virun den 1970er Jore war d'Featuregréisst vun der integréierter Circuit Grafik op der Uerdnung vun 10μm, an traditionell thermesch Diffusiounstechnologie gouf allgemeng fir Doping benotzt.
Den Diffusiounsprozess gëtt haaptsächlech benotzt fir Hallefleitmaterialien z'änneren. Duerch d'Diffusioun vu verschiddene Substanzen an Hallefleitmaterialien kënnen hir Konduktivitéit an aner kierperlech Eegeschafte geännert ginn.
Zum Beispill, duerch d'Diffusioun vum trivalente Element Bor a Silizium, gëtt e P-Typ Hallefleit geformt; Duerch Doping vu pentavalenten Elementer Phosphor oder Arsen gëtt en N-Typ Hallefleiter geformt. Wann e P-Typ Hallefleit mat méi Lächer a Kontakt mat engem N-Typ Hallefleit mat méi Elektronen a Kontakt kënnt, gëtt eng PN-Kräizung geformt.
Wéi Feature Gréissten schrumpfen, mécht den isotropeschen Diffusiounsprozess et méiglech fir Dotanten op déi aner Säit vun der Schëldoxidschicht ze diffuséieren, sou datt Shorts tëscht bascht Regiounen verursaacht ginn.
Ausser fir e puer speziell Gebrauch (wéi laangfristeg Diffusioun fir eenheetlech verdeelt Héichspannungsbeständeg Gebidder ze bilden), ass den Diffusiounsprozess no an no duerch Ionimplantatioun ersat ginn.
Wéi och ëmmer, an der Technologiegeneratioun ënner 10nm, well d'Gréisst vum Fin am dreidimensionalen Fin Feldeffekt Transistor (FinFET) Apparat ganz kleng ass, wäert d'Ionimplantatioun seng kleng Struktur beschiedegen. D'Benotzung vun zolidd Quell Diffusioun Prozess kann dëse Problem léisen.
2.3 Degradatiounsprozess
Den Glühungsprozess gëtt och thermesch Glühung genannt. De Prozess ass d'Silicium Wafer an engem héijen Temperaturen Ëmfeld fir eng gewëssen Zäit ze setzen fir d'Mikrostruktur op der Uewerfläch oder bannenzeg vun der Siliziumwafer z'änneren fir e spezifesche Prozesszweck z'erreechen.
Déi kriteschst Parameteren am Glühungsprozess sinn Temperatur an Zäit. Wat méi héich d'Temperatur ass a wat méi laang d'Zäit ass, dest méi héich ass den thermesche Budget.
Am aktuellen integréierte Circuit Fabrikatiounsprozess gëtt den thermesche Budget strikt kontrolléiert. Wann et méi Glühungsprozesser am Prozessfloss sinn, kann den thermesche Budget als Superpositioun vu multiple Wärmebehandlungen ausgedréckt ginn.
Wéi och ëmmer, mat der Miniaturiséierung vu Prozessknäppchen gëtt de zulässlechen thermesche Budget am ganze Prozess méi kleng a méi kleng, dat heescht, d'Temperatur vum Héichtemperatur-thermesche Prozess gëtt méi niddereg an d'Zäit gëtt méi kuerz.
Normalerweis gëtt den Glühungsprozess kombinéiert mat Ionimplantatioun, dënnem Filmdepositioun, Metall Silizidbildung an aner Prozesser. Déi heefegst ass thermesch Glühung no Ionimplantatioun.
Ionimplantatioun wäert d'Substratatome beaflossen, sou datt se vun der ursprénglecher Gitterstruktur ofbriechen an d'Substratgitter beschiedegen. Thermesch annealing kann de Gitterschued reparéieren, deen duerch Ionimplantatioun verursaacht gëtt a kann och déi implantéiert Gëftstoffatome vun de Gitterlücken op d'Gitterplazen bewegen, an doduerch aktivéieren.
D'Temperatur erfuerderlech fir Gitter Schued Reparatur ass ongeféier 500 ° C, an d'Temperatur erfuerderlech fir Gëftstofferaktivéierung ass ongeféier 950 ° C. An der Theorie, wat méi laang d'Annealungszäit an d'Temperatur méi héich ass, dest méi héich ass d'Aktivatiounsquote vun Gëftstoffer, awer ze héich en thermesche Budget féiert zu exzessive Diffusioun vu Gëftstoffer, wat de Prozess onkontrolléierbar mécht a schlussendlech d'Degradatioun vun der Apparat a Circuitleistung verursaacht.
Dofir, mat der Entwécklung vun der Fabrikatioun Technologie, traditionell laangfristeg Schmelzhäre annealing gouf graduell duerch rapid thermesch annealing (RTA) ersat.
Am Fabrikatiounsprozess mussen e puer spezifesch Filmer en thermesche Glühungsprozess no der Oflagerung erliewen fir verschidde physesch oder chemesch Eegeschafte vum Film z'änneren. Zum Beispill gëtt e lockere Film dicht, ännert seng trocken oder naass Ätzenquote;
En aneren allgemeng benotzte Glühungsprozess geschitt wärend der Bildung vu Metallsilizid. Metal Filmer wéi Kobalt, Néckel, Titan, etc.. sinn op der Uewerfläch vun der Silicon wafer sputtered, an no rapid thermesch annealing bei enger relativ niddreg Temperatur, kann d'Metall an Silicon eng Legierung bilden.
Verschidde Metaller bilden verschidde Legierungsphasen ënner verschiddenen Temperaturbedéngungen. Allgemeng ass et gehofft eng Legierungsphase mat méi nidderegen Kontaktresistenz a Kierperresistenz wärend dem Prozess ze bilden.
No verschiddenen thermesche Budget Ufuerderunge, ass den annealing Prozess ënnerdeelt an héich Temperatur Uewen annealing a rapid thermesch annealing.
- Héich Temperatur Uewen Rouer annealing:
Et ass eng traditionell annealing Method mat héich Temperatur, laang annealing Zäit an héich Budget.
An e puer spezielle Prozesser, wéi Sauerstoff Injektioun Isolatioun Technologie fir SOI Substrate virbereeden an déif-Well Diffusioun Prozesser, ass et vill benotzt. Esou Prozesser erfuerderen allgemeng e méi héije thermesche Budget fir e perfekte Gitter oder eenheetlech Gëftstoffverdeelung ze kréien.
- Rapid thermesch Annealing:
Et ass de Prozess vun der Veraarbechtung vu Siliziumwaferen duerch extrem séier Heizung / Ofkillung a kuerzer Wunneng bei der Ziltemperatur, heiansdo och Rapid Thermal Processing (RTP) genannt.
Am Prozess vun der Bildung vun ultra-flatzegen Uschlëss erreecht séier thermesch Glühwäin eng Kompromissoptimiséierung tëscht Gitterdefekt Reparatur, Verontreinigungsaktivéierung a Minimaliséierung vun der Gëftstoffdiffusioun, an ass onverzichtbar am Fabrikatiounsprozess vun fortgeschratt Technologien Noden.
Den Temperaturerhéijung / Fallprozess an de kuerzen Openthalt bei der Ziltemperatur bilden zesummen den thermesche Budget vun der rapider thermescher Glühung.
Traditionell rapid thermesch annealing huet eng Temperatur vun ongeféier 1000 ° C an dauert Sekonnen. An de leschte Joeren, sinn d'Ufuerderunge fir séier thermesch annealing ëmmer méi streng ginn, an Flash annealing, Spike annealing, a Laser annealing sech lues a lues entwéckelt, mat annealing mol erreechen Millisekonnen, a souguer éischter Richtung microseconds an Ënner-Microseconds entwéckelen.
3 . Dräi Heizungsprozess Ausrüstung
3.1 Diffusioun an Oxidatiounsausrüstung
Den Diffusiounsprozess benotzt haaptsächlech de Prinzip vun der thermescher Diffusioun ënner héijer Temperatur (normalerweis 900-1200 ℃) Bedéngungen fir Gëftstoffer an de Siliziumsubstrat op enger erfuerderter Tiefe ze integréieren fir et eng spezifesch Konzentratiounsverdeelung ze ginn, fir d'elektresch Eegeschafte vun der Material a bilden eng Halbleitergerätstruktur.
A Silizium integréiert Circuit Technologie gëtt den Diffusiounsprozess benotzt fir PN-Kräizungen oder Komponenten wéi Widderstanden, Kondensatoren, Interconnect-Verdrahtung, Dioden an Transistoren an integréierte Circuiten ze maachen, a gëtt och fir Isolatioun tëscht Komponenten benotzt.
Wéinst der Onméiglechkeet fir d'Verdeelung vun der Dopingkonzentratioun präzis ze kontrolléieren, ass den Diffusiounsprozess no an no duerch den Ionimplantatioun Dopingprozess an der Fabrikatioun vun integréierte Circuits mat Wafer Duerchmiesser vu 200 mm a méi ersat ginn, awer e klengt Betrag gëtt nach ëmmer a schwéiere benotzt. Doping Prozesser.
Traditionell Diffusioun Ausrüstung ass haaptsächlech horizontal Diffusioun Schmelzhäre, an et ginn och eng kleng Zuel vun vertikalen Diffusioun Schmelzhäre.
Horizontal Diffusioun Uewen:
Et ass eng Hëtztbehandlungsausrüstung déi wäit am Diffusiounsprozess vun integréierte Circuiten mat Wafer Duerchmiesser manner wéi 200mm benotzt gëtt. Seng Charakteristiken sinn datt d'Heizofenkierper, d'Reaktiounsröhre a Quarzboot déi Wafere droen all horizontal plazéiert sinn, sou datt et d'Prozesseigenschaften vu gudder Uniformitéit tëscht Wafere huet.
Et ass net nëmmen ee vun de wichtege Front-End Ausrüstung op der integréierter Circuit Produktiounslinn, awer och wäit an Diffusioun, Oxidatioun, Glühwäin, Legierung an aner Prozesser an Industrien wéi diskret Geräter, Kraaftelektronesch Geräter, optoelektronesch Geräter an optesch Faseren benotzt. .
Vertikal Diffusiounsofen:
Allgemeng bezitt sech op eng Batch Wärmebehandlungsausrüstung déi am integréierte Circuitprozess fir Wafere mat engem Duerchmiesser vun 200mm an 300mm benotzt gëtt, allgemeng als vertikalen Uewen bekannt.
Déi strukturell Fonctiounen vun der vertikaler Diffusioun Schmelzhäre sinn datt d'Heizofen Kierper, Reaktiounsschlauch a Quarz Boot deen de wafer droen sinn all vertikal plazéiert, an der wafer horizontal gesat. Et huet d'Charakteristike vu gudder Uniformitéit am Wafer, héijen Automatisatiounsgrad, a stabiler Systemleistung, déi d'Bedierfnesser vu grousser integréierte Circuitproduktiounslinnen treffen kann.
De vertikalen Diffusiounsofen ass eng vun de wichtegen Ausrüstung an der Hallefleitung Integréiert Circuit Produktiounslinn a gëtt och allgemeng a verwandte Prozesser an de Felder vu Kraaftelektronesch Geräter (IGBT) a sou weider benotzt.
De vertikalen Diffusiounsofen ass applicabel fir Oxidatiounsprozesser wéi dréchen Sauerstoffoxidatioun, Waasserstoff-Sauerstoffsyntheseoxidatioun, Siliziumoxynitrid-Oxidatioun, an dënnem Filmwachstumsprozesser wéi Siliziumdioxid, Polysilisium, Siliziumnitrid (Si3N4), an Atomschichtdepositioun.
Et ass och allgemeng an héich Temperatur annealing, Kupfer annealing an durchgang Prozesser benotzt. Wat den Diffusiounsprozess ugeet, ginn vertikal Diffusiounsofen heiansdo och a schwéieren Dopingprozesser benotzt.
3.2 Rapid annealing Equipement
Rapid Thermal Processing (RTP) Ausrüstung ass eng eenzeg Wafer Wärmebehandlungsausrüstung déi d'Temperatur vum Wafer séier op d'Temperatur erhéijen déi vum Prozess erfuerderlech ass (200-1300 ° C) a ka séier ofkillen. D'Heizung / Ofkillungsquote ass allgemeng 20-250 ° C / s.
Nieft enger breet Palette vun Energiequellen an annealing Zäit, RTP Equipement huet och aner excellent Prozess Leeschtung, wéi excellent thermesch Budget Kontroll a besser Uewerfläch Uniformitéit (besonnesch fir grouss-Gréisst wafers), Reparatur Wafer Schued duerch Ion Implantatioun verursaacht, an Multiple Chambers kënne verschidde Prozessschrëtt gläichzäiteg lafen.
Zousätzlech kann RTP Ausrüstung flexibel a séier Prozessgase konvertéieren an upassen, sou datt verschidde Wärmebehandlungsprozesser am selwechte Wärmebehandlungsprozess ofgeschloss kënne ginn.
RTP Ausrüstung gëtt am meeschten an der rapider thermescher Glühung (RTA) benotzt. No Ionimplantatioun ass RTP Ausrüstung gebraucht fir de Schued ze reparéieren deen duerch Ionimplantatioun verursaacht gëtt, dotéiert Protonen aktivéieren an d'Gëftstoffdiffusioun effektiv hemmen.
Allgemeng ass d'Temperatur fir d'Reparatur vun Gitterfehler ongeféier 500 ° C, während 950 ° C erfuerderlech ass fir dotéiert Atomer ze aktivéieren. D'Aktivatioun vun Gëftstoffer ass mat der Zäit an der Temperatur verbonnen. Wat méi laang d'Zäit ass a wat d'Temperatur méi héich ass, wat méi komplett d'Gëftstoffer aktivéiert ginn, awer et ass net förderlech fir d'Diffusioun vu Gëftstoffer ze hemmen.
Well d'RTP Ausrüstung d'Charakteristike vu schnelle Temperaturerhéijung / Fall a kuerzer Dauer huet, kann de Glühungsprozess no der Ionimplantatioun déi optimal Parameterauswiel tëscht Gitterdefektreparatur, Gëftstoffaktivéierung a Gëftstoffdiffusiounsinhibitioun erreechen.
RTA ass haaptsächlech an déi folgend véier Kategorien opgedeelt:
(1)Spike Annealing
Seng Charakteristik ass datt et sech op de schnelle Heizungs- / Ofkillungsprozess konzentréiert, awer am Fong kee Wärmekonservéierungsprozess huet. D'Spike-annealing bleift um héije Temperaturpunkt fir eng ganz kuerz Zäit, a seng Haaptfunktioun ass d'Doping-Elementer ze aktivéieren.
An aktuellen Uwendungen fänkt de Wafer séier vun engem bestëmmte stabile Standby-Temperaturpunkt op a killt direkt of nodeems se den Ziltemperaturpunkt erreecht hunn.
Zënter datt d'Ënnerhaltungszäit um Ziltemperaturpunkt (dh den Héichtemperaturpunkt) ganz kuerz ass, kann den Glühungsprozess de Grad vun der Gëftstoffaktivéierung maximéieren an de Grad vun der Gëftstoffdiffusioun minimiséieren, wärend gutt Defekt-annealing Reparaturcharakteristiken hunn, wat zu méi héijer Resultat féiert. Bindungsqualitéit a manner Leckstroum.
Spike annealing gëtt wäit an ultra-flächeg Kräizungsprozesser no 65nm benotzt. D'Prozessparameter vun der Spike-annealing enthalen haaptsächlech Héichtemperatur, Spëtzzäit, Temperaturdivergenz a Waferresistenz nom Prozess.
Wat méi kuerz d'Peak Residenzzäit ass, wat besser. Et hänkt haaptsächlech vun der Heizung / Ofkillungsquote vum Temperaturkontrollsystem of, awer déi gewielte Prozessgasatmosphär huet heiansdo och e gewëssen Impakt op et.
Zum Beispill huet Helium e klengen Atomvolumen an e schnelle Diffusiounsquote, wat fir séier an eenheetlech Wärmetransfer bevorzugt ass an d'Spëtztbreet oder d'Spëtzewunnszäit reduzéiere kann. Dofir gëtt Helium heiansdo gewielt fir d'Heizung an d'Ofkillung ze hëllefen.
(2)Lampe Annealing
Lamp annealing Technologie ass wäit benotzt. Halogenlampen ginn allgemeng als séier annealing Hëtztquellen benotzt. Hir héich Heizung / Ofkillungsraten a präzis Temperaturkontrolle kënnen d'Ufuerderunge vun de Fabrikatiounsprozesser iwwer 65nm erfëllen.
Wéi och ëmmer, et kann net voll un déi streng Ufuerderunge vum 45nm Prozess erfëllen (nom 45nm Prozess, wann den Nickel-Silicium Kontakt vun der Logik LSI geschitt, muss de Wafer séier vun 200 ° C op iwwer 1000 ° C bannent Millisekonnen erhëtzt ginn, sou datt Laser-annealing allgemeng erfuerderlech ass).
(3)Laser Annealing
Laser annealing ass de Prozess vun direkt Laser benotzt fir séier d'Temperatur vun der Uewerfläch vun der wafer Erhéijung bis et genuch ass de Silicon Kristall ze schmëlzen, mécht et héich aktivéiert.
D'Virdeeler vun Laser annealing sinn extrem séier Heizung a sensibel Kontroll. Et erfuerdert keng Filamentheizung an et gi grondsätzlech keng Probleemer mat Temperaturlag a Filamentliewen.
Wéi och ëmmer, aus enger technescher Siicht huet d'Laser-annealing Leckstroum a Reschtdefektproblemer, déi och e gewëssen Impakt op d'Apparatleistung hunn.
(4)Flash Annealing
Flash annealing ass eng annealing Technologie déi héich-Intensitéit Stralung benotzt Spike annealing op wafers bei enger spezifescher Preheat Temperatur ze Leeschtunge.
De Wafer gëtt op 600-800°C virgehëtzt, an dann gëtt héichintensitéitstrahlung fir kuerzzäitimpulsbestralung benotzt. Wann d'Spëtzttemperatur vun der Wafer déi erfuerderlech Glühtemperatur erreecht, gëtt d'Stralung direkt ausgeschalt.
RTP Ausrüstung gëtt ëmmer méi an der fortgeschratt integréierter Circuit Fabrikatioun benotzt.
Zousätzlech zu wäitem an RTA Prozesser benotzt ze ginn, huet RTP Ausrüstung och ugefaang a séier thermesch Oxidatioun, séier thermesch Nitratioun, séier thermesch Diffusioun, séier chemesch Dampdepositioun, souwéi Metallsilizid Generatioun an epitaxial Prozesser benotzt ze ginn.
———————————————————————————————————————————————— ---
Semicera kann ubiddengraphite Deeler,mëll / steiwe Filz,Siliziumkarbid Deeler,CVD Siliziumkarbid Deeler,an anSiC / TaC Beschichtete Deelermat vollem Halbleiterprozess an 30 Deeg.
Wann Dir un den uewe genannten Halbleiterprodukter interesséiert sidd,zéckt net fir eis déi éischte Kéier ze kontaktéieren.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Post Zäit: Aug-27-2024