1. Агляд
Награванне, таксама вядомае як тэрмічная апрацоўка, адносіцца да вытворчых працэдур, якія працуюць пры высокіх тэмпературах, звычайна вышэйшых за тэмпературу плаўлення алюмінія.
Працэс награвання звычайна праводзіцца ў высокатэмпературнай печы і ўключае ў сябе асноўныя працэсы, такія як акісленне, дыфузія прымешак і адпал для ліквідацыі дэфектаў крышталя ў вытворчасці паўправаднікоў.
Акісленне: гэта працэс, пры якім крамянёвая пласціна змяшчаецца ў атмасферу акісляльнікаў, такіх як кісларод або вадзяная пара, для высокатэмпературнай тэрмічнай апрацоўкі, выклікаючы хімічную рэакцыю на паверхні крамянёвай пласціны з адукацыяй аксіднай плёнкі.
Дыфузія прымешак: адносіцца да выкарыстання прынцыпаў тэрмічнай дыфузіі ва ўмовах высокай тэмпературы для ўвядзення прымесных элементаў у крэмніевую падкладку ў адпаведнасці з патрабаваннямі працэсу, каб яна мела пэўнае размеркаванне канцэнтрацыі, тым самым змяняючы электрычныя ўласцівасці крамянёвага матэрыялу.
Адпал адносіцца да працэсу нагрэву крамянёвай пласціны пасля іённай імплантацыі для аднаўлення дэфектаў рашоткі, выкліканых іоннай імплантацыяй.
Існуе тры асноўныя тыпы абсталявання, якое выкарыстоўваецца для акіслення/дыфузіі/адпалу:
- Гарызантальная топка;
- Вертыкальная топка;
- Печ хуткага нагрэву: абсталяванне для хуткай тэрмаапрацоўкі
Традыцыйныя працэсы тэрмічнай апрацоўкі ў асноўным выкарыстоўваюць працяглую высокатэмпературную апрацоўку для ліквідацыі пашкоджанняў, выкліканых іённай імплантацыяй, але яе недахопамі з'яўляюцца няпоўнае выдаленне дэфектаў і нізкая эфектыўнасць актывацыі імплантаваных прымешак.
Акрамя таго, з-за высокай тэмпературы адпалу і доўгага часу можа адбыцца пераразмеркаванне прымешак, у выніку чаго вялікая колькасць прымешак дыфузіюе і не адпавядае патрабаванням неглыбокіх спалучэнняў і вузкага размеркавання прымешак.
Хуткі тэрмічны адпал пласцін з іённай імплантацыяй з выкарыстаннем абсталявання хуткай тэрмічнай апрацоўкі (RTP) - гэта метад тэрмічнай апрацоўкі, які награвае ўсю пласціну да пэўнай тэмпературы (звычайна 400-1300°C) за вельмі кароткі час.
У параўнанні з адпалам у печы, ён мае такія перавагі, як меншы цеплавы бюджэт, меншы дыяпазон перамяшчэння прымешак у зоне легіравання, меншае забруджванне і меншы час апрацоўкі.
Працэс хуткага тэрмічнага адпалу можа выкарыстоўваць розныя крыніцы энергіі, і дыяпазон часу адпалу вельмі шырокі (ад 100 да 10-9 с, напрыклад, лямпавы адпал, лазерны адпал і г.д.). Ён можа цалкам актываваць прымешкі, адначасова эфектыўна душачы пераразмеркаванне прымешак. У цяперашні час ён шырока выкарыстоўваецца ў працэсах вытворчасці інтэгральных схем высокага класа з дыяметрам пласцін больш за 200 мм.
2. Другі працэс нагрэву
2.1 Працэс акіслення
У працэсе вытворчасці інтэгральнай схемы існуе два метады фарміравання плёнак аксіду крэмнію: тэрмічнае акісленне і нанясенне.
Працэс акіслення адносіцца да працэсу фарміравання SiO2 на паверхні крэмніевых пласцін шляхам тэрмічнага акіслення. Плёнка SiO2, утвораная шляхам тэрмічнага акіслення, шырока выкарыстоўваецца ў працэсе вытворчасці інтэгральных схем дзякуючы сваім выдатным электраізаляцыйным уласцівасцям і магчымасці працэсу.
Яго найбольш важныя прымянення наступныя:
- Абарона прылады ад драпін і забруджванняў;
- Абмежаванне палявой ізаляцыі носьбітаў зарада (пасівацыя паверхні);
- Дыэлектрычныя матэрыялы ў структурах аксідных затвораў або назапашвальнікаў;
- Маскіроўка імплантата ў допінгу;
- Дыэлектрычны пласт паміж металічнымі праводнымі пластамі.
(1)Абарона і ізаляцыя прылады
SiO2, вырашчаны на паверхні пласціны (крамянёвай пласціны), можа служыць эфектыўным бар'ерным пластом для ізаляцыі і абароны адчувальных прылад у крэмніі.
Паколькі SiO2 з'яўляецца цвёрдым і непарыстым (шчыльным) матэрыялам, яго можна выкарыстоўваць для эфектыўнай ізаляцыі актыўных прылад на паверхні крэмнія. Цвёрды пласт SiO2 абароніць крэмніевую пласціну ад драпін і пашкоджанняў, якія могуць узнікнуць у працэсе вытворчасці.
(2)Пасівацыя паверхні
Пасівацыя паверхні Галоўная перавага тэрмічнаму вырашчанага SiO2 заключаецца ў тым, што ён можа паменшыць шчыльнасць павярхоўнага стану крэмнію, стрымліваючы яго абвіслыя сувязі, эфект, вядомы як пасівацыя паверхні.
Гэта прадухіляе электрычную дэградацыю і памяншае шлях току ўцечкі, выкліканы вільгаццю, іёнамі або іншымі знешнімі забруджваннямі. Цвёрды пласт SiO2 абараняе Si ад драпін і пашкоджанняў працэсу, якія могуць узнікнуць падчас постпрадакшн.
Пласт SiO2, вырашчаны на паверхні Si, можа звязваць электрычна актыўныя забруджванні (забруджванне мабільнымі іёнамі) на паверхні Si. Пасівацыя таксама важная для кантролю току ўцечкі злучальных прылад і вырошчвання стабільных аксідаў затвора.
У якасці высакаякаснага пасіўнага пласта аксідны пласт мае такія патрабаванні да якасці, як аднастайная таўшчыня, адсутнасць дзір і пустэч.
Яшчэ адным фактарам пры выкарыстанні аксіднага пласта ў якасці павярхоўнага пласта Si з'яўляецца таўшчыня аксіднага пласта. Аксідны пласт павінен быць дастаткова тоўстым, каб прадухіліць зарад металічнага пласта з-за назапашвання зарада на паверхні крэмнію, што падобна на захоўванне зарада і характарыстыкі прабоя звычайных кандэнсатараў.
SiO2 таксама мае вельмі падобны каэфіцыент цеплавога пашырэння з Si. Крамянёвыя пласціны пашыраюцца падчас высокатэмпературных працэсаў і сціскаюцца падчас астуджэння.
SiO2 пашыраецца або сціскаецца з хуткасцю, вельмі блізкай да хуткасці Si, што зводзіць да мінімуму дэфармацыю крамянёвай пласціны падчас тэрмічнага працэсу. Гэта таксама дазваляе пазбегнуць аддзялення аксіднай плёнкі ад паверхні крэмнію з-за напружання плёнкі.
(3)Затвор аксідны дыэлектрык
Для найбольш часта выкарыстоўванай і важнай аксіднай структуры затвора ў тэхналогіі MOS надзвычай тонкі аксідны пласт выкарыстоўваецца ў якасці дыэлектрычнага матэрыялу. Паколькі аксідны пласт засаўкі і Si знізу маюць характарыстыкі высокай якасці і стабільнасці, аксідны пласт засаўкі звычайна атрымліваюць шляхам тэрмічнага росту.
SiO2 мае высокую дыэлектрычную трываласць (107 В/м) і высокае ўдзельнае супраціўленне (каля 1017 Ом·см).
Ключом да надзейнасці MOS-прылад з'яўляецца цэласнасць аксіднага пласта засаўкі. Структура засаўкі ў MOS-прыладах кіруе патокам току. Паколькі гэты аксід з'яўляецца асновай для функцыянавання мікрачыпаў, заснаваных на тэхналогіі палявога эфекту,
Такім чынам, яго асноўнымі патрабаваннямі з'яўляюцца высокая якасць, выдатная аднастайнасць таўшчыні плёнкі і адсутнасць прымешак. Любое забруджванне, якое можа пагоршыць функцыю аксіднай структуры засаўкі, неабходна строга кантраляваць.
(4)Допінгавы бар'ер
SiO2 можна выкарыстоўваць у якасці эфектыўнага маскіруючага пласта для селектыўнага легіравання паверхні крэмнію. Пасля таго, як на паверхні крэмнію ўтворыцца аксідны пласт, SiO2 у празрыстай частцы маскі вытручваецца, утвараючы акно, праз якое легіруючы матэрыял можа паступаць у крамянёвую пласціну.
Там, дзе няма вокнаў, аксід можа абараніць паверхню крэмнію і прадухіліць распаўсюджванне прымешак, што дазваляе выбарачную імплантацыю прымешак.
Дабаўкі павольна рухаюцца ў SiO2 у параўнанні з Si, таму для блакіроўкі дабавак неабходны толькі тонкі пласт аксіду (звярніце ўвагу, што гэтая хуткасць залежыць ад тэмпературы).
Тонкі аксідны пласт (напрыклад, таўшчынёй 150 Å) таксама можа быць выкарыстаны ў месцах, дзе патрабуецца іонная імплантацыя, што можа быць выкарыстана для мінімізацыі пашкоджання паверхні крэмнію.
Гэта таксама дазваляе лепш кантраляваць глыбіню спалучэння падчас імплантацыі прымешак за кошт памяншэння эфекту каналізацыі. Пасля імплантацыі аксід можа быць выбарачна выдалены плавікавай кіслатой, каб паверхня крэмнію зноў стала роўнай.
(5)Дыэлектрычны пласт паміж пластамі металу
SiO2 не праводзіць электрычнасць у звычайных умовах, таму ён з'яўляецца эфектыўным ізалятарам паміж пластамі металу ў мікрачыпах. SiO2 можа прадухіліць кароткае замыканне паміж верхнім пластом металу і ніжнім пластом металу, як ізалятар на дроце можа прадухіліць кароткае замыканне.
Патрабаваннем да якасці аксіду з'яўляецца адсутнасць дзіркі і пустэч. Яго часта легіруюць для атрымання больш эфектыўнай цякучасці, што можа лепш мінімізаваць дыфузію забруджванняў. Звычайна яго атрымліваюць метадам хімічнага нанясення з паравой фазы, а не тэрмічнага росту.
У залежнасці ад рэакцыйнага газу працэс акіслення звычайна падзяляюць на:
- Сухое акісленне кіслародам: Si + O2→SiO2;
- Вільготнае акісленне кіслародам: 2H2O (вадзяная пара) + Si→SiO2+2H2;
- Акісленне з прымешкай хлору: Газападобны хлор, напрыклад хларыд вадароду (HCl), дыхларэтылен DCE (C2H2Cl2) або яго вытворныя, дадаецца да кіслароду для павышэння хуткасці акіслення і якасці аксіднага пласта.
(1)Працэс сухога акіслення кіслародам: Малекулы кіслароду ў рэакцыйным газе дыфузіююць праз ужо сфарміраваны аксідны пласт, дасягаюць мяжы паміж SiO2 і Si, рэагуюць з Si, а затым утвараюць пласт SiO2.
SiO2, атрыманы шляхам сухога акіслення кіслародам, мае шчыльную структуру, аднастайную таўшчыню, моцную маскіруючую здольнасць для ўвядзення і дыфузіі і высокую паўтаральнасць працэсу. Недахоп яе ў тым, што хуткасць росту павольная.
Гэты метад звычайна выкарыстоўваецца для высакаякаснага акіслення, напрыклад, акіслення дыэлектрыка затвора, акіслення тонкага буфернага пласта або для пачатку і завяршэння акіслення падчас акіслення тоўстага буфернага пласта.
(2)Мокры працэс акіслення кіслародам: Вадзяная пара можа пераносіцца непасрэдна ў кіслародзе, або яна можа быць атрымана ў выніку рэакцыі вадароду і кіслароду. Хуткасць акіслення можна змяніць шляхам рэгулявання адносіны парцыяльнага ціску вадароду або вадзяной пары да кіслароду.
Звярніце ўвагу, што для забеспячэння бяспекі суадносіны вадароду і кіслароду не павінны перавышаць 1,88:1. Мокрае акісленне кіслароду адбываецца з-за прысутнасці як кіслароду, так і вадзяной пары ў рэакцыйным газе, і вадзяная пара раскладаецца на аксід вадароду (HO) пры высокіх тэмпературах.
Хуткасць дыфузіі аксіду вадароду ў аксідзе крэмнію значна вышэйшая за хуткасць дыфузіі кіслароду, таму хуткасць акіслення вільготным кіслародам прыкладна на парадак вышэй, чым хуткасць акіслення сухім кіслародам.
(3)Працэс акіслення з прымешкай хлору: У дадатак да традыцыйнага сухога акіслення кіслародам і мокрага акіслення кіслародам, газападобны хлор, напрыклад, хларыд вадароду (HCl), дыхларэтылен DCE (C2H2Cl2) або яго вытворныя, можна дадаць да кіслароду для паляпшэння хуткасці акіслення і якасці аксіднага пласта. .
Асноўная прычына павелічэння хуткасці акіслення заключаецца ў тым, што пры даданні хлору для акіслення рэагент не толькі змяшчае вадзяную пару, якая можа паскорыць акісленне, але і хлор назапашваецца каля мяжы падзелу паміж Si і SiO2. У прысутнасці кіслароду злучэнні хлоракрэмнію лёгка ператвараюцца ў аксід крэмнію, які можа каталізаваць акісленне.
Асноўная прычына паляпшэння якасці аксіднага пласта заключаецца ў тым, што атамы хлору ў аксідным пласце могуць ачысціць актыўнасць іёнаў натрыю, тым самым памяншаючы дэфекты акіслення, выкліканыя забруджваннем іёнамі натрыю абсталявання і тэхналагічнай сыравіны. Такім чынам, легіраванне хлорам удзельнічае ў большасці сухіх працэсаў акіслення кіслароду.
2.2 Працэс дыфузіі
Традыцыйная дыфузія адносіцца да пераносу рэчываў з абласцей з больш высокай канцэнтрацыяй у вобласці з меншай канцэнтрацыяй, пакуль яны не будуць раўнамерна размеркаваны. Працэс дыфузіі падпарадкоўваецца закону Фіка. Дыфузія можа адбывацца паміж двума або больш рэчывамі, а розніца ў канцэнтрацыі і тэмпературы паміж рознымі абласцямі прыводзіць да размеркавання рэчываў да аднастайнага стану раўнавагі.
Адна з найбольш важных уласцівасцей паўправадніковых матэрыялаў заключаецца ў тым, што іх праводнасць можна рэгуляваць шляхам дадання розных тыпаў або канцэнтрацый легіровак. У вытворчасці інтэгральных схем гэты працэс звычайна дасягаецца з дапамогай працэсаў легіравання або дыфузіі.
У залежнасці ад мэтаў распрацоўкі паўправадніковыя матэрыялы, такія як крэмній, германій або злучэнні III-V, могуць атрымаць дзве розныя паўправадніковыя ўласцівасці, N-тып або P-тып, шляхам легіравання донарнымі або акцэптарнымі прымешкамі.
Легіраванне паўправаднікоў у асноўным ажыццяўляецца двума метадамі: дыфузіяй або іённай імплантацыяй, кожны з якіх мае свае асаблівасці:
Дыфузійнае легіраванне менш дарагое, але нельга дакладна кантраляваць канцэнтрацыю і глыбіню легіруючага матэрыялу;
У той час як іённая імплантацыя адносна дарагая, яна дазваляе дакладна кантраляваць профілі канцэнтрацыі легіруючага рэчыва.
Да 1970-х гадоў памер прыкметы графічных інтэгральных схем складаў парадку 10 мкм, а для легіравання звычайна выкарыстоўвалася традыцыйная тэхналогія цеплавой дыфузіі.
Працэс дыфузіі ў асноўным выкарыстоўваецца для мадыфікацыі паўправадніковых матэрыялаў. Шляхам дыфузіі розных рэчываў у паўправадніковыя матэрыялы можна змяніць іх праводнасць і іншыя фізічныя ўласцівасці.
Напрыклад, шляхам дыфузіі трохвалентнага элемента бору ў крэмній утвараецца паўправаднік Р-тыпу; пры легіраванні пяцівалентных элементаў фосфарам або мыш'яком утвараецца паўправаднік N-тыпу. Калі паўправаднік P-тыпу з большай колькасцю адтулін уступае ў кантакт з паўправадніком N-тыпу з большай колькасцю электронаў, утвараецца PN-пераход.
Па меры змяншэння памераў элементаў працэс ізатропнай дыфузіі дазваляе легіруючым прымесям дыфузіраваць на другі бок аксіднага пласта экрана, выклікаючы замыканне паміж суседнімі абласцямі.
За выключэннем некаторых спецыяльных мэтаў (напрыклад, доўгатэрміновая дыфузія для фарміравання раўнамерна размеркаваных устойлівых да высокага напружання абласцей), працэс дыфузіі паступова быў заменены іённай імплантацыяй.
Аднак пры пакаленні тэхналогіі ніжэй за 10 нм, паколькі памер рэбры ў прыладзе трохмернага рэбернага палявога транзістара (FinFET) вельмі малы, іённая імплантацыя пашкодзіць яго малюсенькую структуру. Выкарыстанне працэсу дыфузіі цвёрдага крыніцы можа вырашыць гэтую праблему.
2.3 Працэс дэградацыі
Працэс адпалу таксама называюць тэрмічным адпалам. Працэс заключаецца ў змяшчэнні крамянёвай пласціны ў асяроддзе з высокай тэмпературай на пэўны перыяд часу, каб змяніць мікраструктуру на паверхні або ўнутры крамянёвай пласціны для дасягнення пэўнай мэты працэсу.
Найбольш важнымі параметрамі ў працэсе адпалу з'яўляюцца тэмпература і час. Чым вышэй тэмпература і чым даўжэй час, тым вышэй цеплавой бюджэт.
У рэальным працэсе вытворчасці інтэгральнай схемы цеплавой бюджэт строга кантралюецца. Калі ў тэхналагічным працэсе ёсць некалькі працэсаў адпалу, тэрмічны бюджэт можа быць выражаны як суперпазіцыя некалькіх тэрмічных апрацовак.
Аднак з мініяцюрызацыі тэхналагічных вузлоў дапушчальны цеплавой бюджэт ва ўсім працэсе становіцца ўсё менш і менш, гэта значыць тэмпература высокатэмпературнага тэрмічнага працэсу становіцца ніжэй, а час - менш.
Звычайна працэс адпалу спалучаюць з іённай імплантацыяй, нанясеннем тонкіх плёнак, фарміраваннем силицидов металаў і іншымі працэсамі. Найбольш распаўсюджаным з'яўляецца тэрмічны адпал пасля іённай імплантацыі.
Іонная імплантацыя будзе ўздзейнічаць на атамы падкладкі, прымушаючы іх адрывацца ад першапачатковай структуры рашоткі і пашкоджваць рашотку падкладкі. Тэрмічны адпал можа ліквідаваць пашкоджанне рашоткі, выкліканае іоннай імплантацыяй, а таксама можа перамяшчаць імплантаваныя атамы прымешак з шчылін рашоткі ў вузлы рашоткі, тым самым актывуючы іх.
Тэмпература, неабходная для аднаўлення пашкоджанняў рашоткі, складае каля 500 °C, а тэмпература, неабходная для актывацыі прымешак, складае каля 950 °C. Тэарэтычна, чым даўжэй час адпалу і чым вышэй тэмпература, тым вышэй хуткасць актывацыі прымешак, але занадта высокі цеплавы бюджэт прывядзе да празмернай дыфузіі прымешак, што зробіць працэс некантралюемым і ў канчатковым выніку прывядзе да пагаршэння прадукцыйнасці прылады і схемы.
Такім чынам, з развіццём тэхналогіі вытворчасці традыцыйны працяглы адпал у печы паступова быў заменены на хуткі тэрмічны адпал (RTA).
У працэсе вытворчасці некаторыя пэўныя плёнкі павінны прайсці працэс тэрмічнага адпалу пасля нанясення, каб змяніць пэўныя фізічныя або хімічныя ўласцівасці плёнкі. Напрыклад, друзлая плёнка становіцца шчыльнай, змяняецца хуткасць сухога або вільготнага тручэння;
Іншы часта выкарыстоўваны працэс адпалу адбываецца падчас адукацыі силицида металу. Металічныя плёнкі, такія як кобальт, нікель, тытан і г.д., напыляюцца на паверхню крэмніевай пласціны, і пасля хуткага тэрмічнага адпалу пры адносна нізкай тэмпературы метал і крэмній могуць утварыць сплаў.
Некаторыя металы ўтвараюць розныя фазы сплаву пры розных тэмпературных умовах. Як правіла, спадзяюцца ўтварыць фазу сплаву з меншым кантактным супрацівам і супрацівам цела падчас працэсу.
У адпаведнасці з рознымі патрабаваннямі да цеплавога бюджэту працэс адпалу дзеліцца на высокатэмпературны адпал у печы і хуткі тэрмічны адпал.
- Высокотэмпературны адпал труб у печы:
Гэта традыцыйны метад адпалу з высокай тэмпературай, доўгім часам адпалу і высокім бюджэтам.
Ён шырока выкарыстоўваецца ў некаторых спецыяльных працэсах, такіх як тэхналогія ізаляцыі з увядзеннем кіслароду для падрыхтоўкі падкладак SOI і ў працэсах дыфузіі ў глыбокіх свідравінах. Такія працэсы звычайна патрабуюць большага цеплавога бюджэту для атрымання ідэальнай рашоткі або раўнамернага размеркавання прымешак.
- Хуткі тэрмічны адпал:
Гэта працэс апрацоўкі крамянёвых пласцін шляхам надзвычай хуткага нагрэву/астуджэння і кароткага знаходжання пры мэтавай тэмпературы, які часам таксама называюць хуткай тэрмічнай апрацоўкай (RTP).
У працэсе фарміравання звышнеглыбокіх злучэнняў хуткі тэрмічны адпал дасягае кампраміснай аптымізацыі паміж рамонтам дэфектаў рашоткі, актывацыяй прымешак і мінімізацыяй дыфузіі прымешак і незаменны ў працэсе вытворчасці перадавых тэхналагічных вузлоў.
Працэс павышэння/падзення тэмпературы і кароткае знаходжанне пры мэтавай тэмпературы разам складаюць цеплавой бюджэт хуткага тэрмічнага адпалу.
Традыцыйны хуткі тэрмічны адпал мае тэмпературу каля 1000°C і займае некалькі секунд. У апошнія гады патрабаванні да хуткага тэрмічнага адпалу становяцца ўсё больш жорсткімі, і паступова развіваюцца імгненны адпал, адпал шыпамі і лазерны адпал, прычым час адпалу дасягае мілісекунд і нават мае тэндэнцыю да развіцця ў напрамку мікрасекунд і субмікрасекунд.
3 . Тры ацяпляльных тэхналагічных абсталявання
3.1 Дыфузійнае і акісляльнае абсталяванне
Працэс дыфузіі ў асноўным выкарыстоўвае прынцып тэрмічнай дыфузіі ва ўмовах высокай тэмпературы (звычайна 900-1200 ℃) для ўключэння прымесных элементаў у крэмніевую падкладку на неабходнай глыбіні, каб надаць ёй пэўнае размеркаванне канцэнтрацыі, каб змяніць электрычныя ўласцівасці падкладкі. матэрыялу і ўтвараюць структуру паўправадніковага прыбора.
У тэхналогіі крэмніевых інтэгральных схем працэс дыфузіі выкарыстоўваецца для стварэння PN-злучэнняў або такіх кампанентаў, як рэзістары, кандэнсатары, злучальная правадка, дыёды і транзістары ў інтэгральных схемах, а таксама выкарыстоўваецца для ізаляцыі паміж кампанентамі.
З-за немагчымасці дакладна кантраляваць размеркаванне канцэнтрацыі допінгу, працэс дыфузіі паступова быў заменены працэсам легіравання іённай імплантацыі ў вытворчасці інтэгральных схем з дыяметрам пласцін 200 мм і больш, але невялікая колькасць усё яшчэ выкарыстоўваецца ў цяжкіх працэсы легіравання.
Традыцыйнае дыфузійнае абсталяванне - гэта ў асноўным гарызантальныя дыфузійныя печы, а таксама ёсць невялікая колькасць вертыкальных дыфузійных печаў.
Гарызантальная дыфузійная печ:
Гэта абсталяванне для тэрмічнай апрацоўкі, якое шырока выкарыстоўваецца ў працэсе дыфузіі інтэгральных схем з дыяметрам пласцін менш за 200 мм. Яе характарыстыкі заключаюцца ў тым, што корпус награвальнай печы, рэакцыйная труба і кварцавая лодка з пласцінамі размешчаны гарызантальна, таму яна мае тэхналагічныя характарыстыкі добрай аднастайнасці паміж пласцінамі.
Гэта не толькі адно з важных інтэрфейсных прылад на лініі па вытворчасці інтэгральных схем, але таксама шырока выкарыстоўваецца ў працэсах дыфузіі, акіслення, адпалу, легіравання і іншых галінах прамысловасці, такіх як дыскрэтныя прылады, сілавыя электронныя прылады, оптаэлектронныя прылады і аптычныя валакна. .
Вертыкальная дыфузійная печ:
Звычайна адносіцца да абсталявання перыядычнай тэрмічнай апрацоўкі, якое выкарыстоўваецца ў працэсе інтэгральнай схемы для пласцін дыяметрам 200 мм і 300 мм, шырока вядомае як вертыкальная печ.
Канструктыўныя асаблівасці вертыкальнай дыфузійнай печы заключаюцца ў тым, што корпус награвальнай печы, рэакцыйная труба і кварцавая лодка, у якой знаходзіцца пласціна, размешчаны вертыкальна, а пласціна - гарызантальна. Ён мае характарыстыкі добрай аднастайнасці ўнутры пласціны, высокай ступені аўтаматызацыі і стабільнай працы сістэмы, што можа задаволіць патрэбы буйнамаштабных ліній вытворчасці інтэгральных схем.
Вертыкальная дыфузійная печ з'яўляецца адным з важных абсталявання ў лініі вытворчасці паўправадніковых інтэгральных схем, а таксама звычайна выкарыстоўваецца ў адпаведных працэсах у галіне сілавых электронных прылад (IGBT) і гэтак далей.
Вертыкальная дыфузійная печ прымяняецца да працэсаў акіслення, такіх як сухое акісленне кіслародам, акісленне вадародна-кіслароднага сінтэзу, акісленне аксінітрыду крэмнія і працэсы росту тонкіх плёнак, такіх як дыяксід крэмнія, полікрэмній, нітрыд крэмнія (Si3N4) і нанясенне атамнага пласта.
Ён таксама шырока выкарыстоўваецца ў працэсах высокатэмпературнага адпалу, адпалу медзі і легіравання. З пункту гледжання працэсу дыфузіі, вертыкальныя дыфузійныя печы часам таксама выкарыстоўваюцца ў працэсах моцнага легіравання.
3.2 Абсталяванне хуткага адпалу
Абсталяванне хуткай тэрмічнай апрацоўкі (RTP) - гэта абсталяванне для тэрмічнай апрацоўкі адной пласціны, якое можа хутка падняць тэмпературу пласціны да тэмпературы, неабходнай для працэсу (200-1300°C), і можа хутка астудзіць яе. Хуткасць нагрэву/астуджэння звычайна складае 20-250°C/с.
У дадатак да шырокага дыяпазону крыніц энергіі і часу адпалу абсталяванне RTP таксама мае іншыя выдатныя характарыстыкі працэсу, такія як выдатны кантроль цеплавога бюджэту і лепшая аднастайнасць паверхні (асабліва для пласцін вялікага памеру), рамонт пашкоджанняў пласцін, выкліканых іённай імплантацыяй, і некалькі камер могуць запускаць розныя этапы працэсу адначасова.
Акрамя таго, абсталяванне RTP можа гнутка і хутка пераўтвараць і рэгуляваць тэхналагічныя газы, так што некалькі працэсаў тэрмічнай апрацоўкі могуць быць завершаны ў адным працэсе тэрмічнай апрацоўкі.
Абсталяванне RTP найбольш часта выкарыстоўваецца для хуткага тэрмічнага адпалу (RTA). Пасля іённай імплантацыі неабходна абсталяванне RTP для ліквідацыі пашкоджанняў, выкліканых іоннай імплантацыяй, актывацыі легаваных пратонаў і эфектыўнага інгібіравання дыфузіі прымешак.
Наогул кажучы, тэмпература для рамонту дэфектаў рашоткі складае каля 500 °C, у той час як 950 °C патрабуецца для актывацыі легіраваных атамаў. Актывацыя прымешак звязана з часам і тэмпературай. Чым даўжэй час і чым вышэй тэмпература, тым больш поўна актывуюцца прымешкі, але гэта не спрыяе інгібіраванню дыфузіі прымешак.
Паколькі абсталяванне RTP мае характарыстыкі хуткага павышэння/падзення тэмпературы і кароткай працягласці, працэс адпалу пасля іённай імплантацыі можа дасягнуць аптымальнага выбару параметраў сярод рамонту дэфектаў рашоткі, актывацыі прымешак і інгібіравання дыфузіі прымешак.
RTA у асноўным дзеліцца на наступныя чатыры катэгорыі:
(1)Спайк адпал
Яго характарыстыка заключаецца ў тым, што ён арыентаваны на хуткі працэс нагрэву/астуджэння, але ў асноўным не мае працэсу захавання цяпла. Шып адпалу застаецца пры высокай тэмпературы на працягу вельмі кароткага часу, і яго асноўная функцыя - актываваць легіруючыя элементы.
У рэальным прымяненні пласціна пачынае хутка награвацца ад пэўнай стабільнай тэмпературы ў рэжыме чакання і адразу ж астывае пасля дасягнення мэтавай тэмпературы.
Паколькі час падтрымання мэтавай тэмпературы (г.зн. кропка пікавай тэмпературы) вельмі кароткі, працэс адпалу можа максымізаваць ступень актывацыі прымешак і мінімізаваць ступень дыфузіі прымешак, маючы пры гэтым добрыя характарыстыкі рамонту адпалу дэфектаў, што прыводзіць да больш высокай якасць склейвання і меншы ток уцечкі.
Шыпавы адпал шырока выкарыстоўваецца ў працэсах ультра-неглыбокіх злучэнняў пасля 65 нм. Параметры працэсу адпалу шыпамі ў асноўным уключаюць пікавую тэмпературу, пікавы час знаходжання, разыходжанне тэмпературы і супраціў пласцін пасля працэсу.
Чым карацей час пікавага знаходжання, тым лепш. У асноўным гэта залежыць ад хуткасці нагрэву/астуджэння сістэмы кантролю тэмпературы, але абраная тэхналагічная газавая атмасфера часам таксама аказвае на яе пэўны ўплыў.
Напрыклад, гелій мае невялікі атамны аб'ём і высокую хуткасць дыфузіі, што спрыяе хуткай і раўнамернай цеплааддачы і можа паменшыць шырыню піка або час знаходжання піка. Такім чынам, гелій часам выбіраюць, каб дапамагчы нагрэву і астуджэнню.
(2)Лямпавы адпал
Шырока выкарыстоўваецца тэхналогія лямпавага адпалу. Галагенавыя лямпы звычайна выкарыстоўваюцца ў якасці крыніц цяпла хуткага адпалу. Іх высокая хуткасць нагрэву/астуджэння і дакладны кантроль тэмпературы могуць адпавядаць патрабаванням вытворчых працэсаў вышэй за 65 нм.
Аднак ён не можа цалкам адпавядаць строгім патрабаванням 45-нм тэхпрацэсу (пасля 45-нм тэхпрацэсу, калі адбываецца кантакт нікеля і крэмнію лагічнага LSI, пласціну трэба хутка нагрэць ад 200 °C да больш чым 1000 °C на працягу мілісекунд, таму звычайна патрабуецца лазерны адпал).
(3)Лазерны адпал
Лазерны адпал - гэта працэс непасрэднага выкарыстання лазера для хуткага павышэння тэмпературы паверхні пласціны, пакуль гэтага не стане дастаткова для расплаўлення крышталя крэмнію, што робіць яго моцна актываваным.
Перавагамі лазернага адпалу з'яўляюцца надзвычай хуткі нагрэў і адчувальны кантроль. Ён не патрабуе нагрэву ніткі напальвання, і ў асноўным няма праблем з затрымкай тэмпературы і тэрмінам службы ніткі.
Аднак з тэхнічнага пункту гледжання лазерны адпал мае праблемы з токам уцечкі і рэшткавымі дэфектамі, што таксама будзе мець пэўны ўплыў на прадукцыйнасць прылады.
(4)Флэш-адпал
Флэш-адпал - гэта тэхналогія адпалу, якая выкарыстоўвае выпраменьванне высокай інтэнсіўнасці для адпалу шыпоў на пласцінах пры пэўнай тэмпературы папярэдняга нагрэву.
Пласціну папярэдне разаграваюць да 600-800°С, а затым выкарыстоўваюць для кароткачасовага імпульснага апраменьвання высокаінтэнсіўнае выпраменьванне. Калі пікавая тэмпература пласціны дасягае неабходнай тэмпературы адпалу, выпраменьванне неадкладна адключаецца.
Абсталяванне RTP усё часцей выкарыстоўваецца ў вытворчасці сучасных інтэгральных схем.
У дадатак да шырокага выкарыстання ў працэсах RTA, абсталяванне RTP таксама пачало выкарыстоўвацца ў працэсах хуткага тэрмічнага акіслення, хуткага тэрмічнага нітрыдавання, хуткай тэрмічнай дыфузіі, хуткага хімічнага асаджэння з паравай фазы, а таксама для генерацыі сіліцыдаў металаў і эпітаксіяльных працэсаў.
——————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera можа дацьграфітавыя дэталі,мяккі/цвёрды фетр,дэталі з карбіду крэмнію,CVD дэталі з карбіду крэмнію, іДэталі з пакрыццём SiC/TaCз поўным паўправадніковым працэсам за 30 дзён.
Калі вы зацікаўлены ў вышэйзгаданых паўправадніковых прадуктах,калі ласка, не саромейцеся звяртацца да нас у першы раз.
Тэл.: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Час публікацыі: 27 жніўня 2024 г