Pusvadītāju process un aprīkojums (3/7) - apkures process un aprīkojums

1. Pārskats

Karsēšana, kas pazīstama arī kā termiskā apstrāde, attiecas uz ražošanas procedūrām, kas darbojas augstā temperatūrā, kas parasti ir augstāka par alumīnija kušanas temperatūru.

Karsēšanas procesu parasti veic augstas temperatūras krāsnī, un tas ietver tādus galvenos procesus kā oksidēšana, piemaisījumu difūzija un atkausēšana kristāla defektu labošanai pusvadītāju ražošanā.

Oksidēšana: tas ir process, kurā silīcija plāksnīti ievieto oksidētāju, piemēram, skābekļa vai ūdens tvaiku, atmosfērā augstas temperatūras termiskai apstrādei, izraisot ķīmisku reakciju uz silīcija vafeles virsmas, veidojot oksīda plēvi.

Piemaisījumu difūzija: attiecas uz termiskās difūzijas principu izmantošanu augstas temperatūras apstākļos, lai ievadītu piemaisījumu elementus silīcija substrātā atbilstoši procesa prasībām, lai tam būtu īpašs koncentrācijas sadalījums, tādējādi mainot silīcija materiāla elektriskās īpašības.

Rūdīšana attiecas uz silīcija vafeles sildīšanas procesu pēc jonu implantācijas, lai labotu jonu implantācijas izraisītos režģa defektus.

Ir trīs pamata iekārtu veidi, ko izmanto oksidēšanai/difūzijai/atlaidināšanai:

• Horizontālā krāsns;
• Vertikālā krāsns;
• Ātrās apkures krāsns: ātrās termiskās apstrādes iekārtas

Tradicionālajos termiskās apstrādes procesos galvenokārt izmanto ilgstošu augstas temperatūras apstrādi, lai novērstu jonu implantācijas radītos bojājumus, taču tās trūkumi ir nepilnīga defektu noņemšana un zemā implantēto piemaisījumu aktivācijas efektivitāte.

Turklāt augstās atkausēšanas temperatūras un ilgā laika dēļ, iespējams, notiks piemaisījumu pārdale, izraisot liela daudzuma piemaisījumu izkliedi un neatbilstību seklu savienojumu un šaura piemaisījumu sadalījuma prasībām.

Ar jonu implantētu vafeļu ātrā termiskā atkausēšana, izmantojot ātrās termiskās apstrādes (RTP) iekārtas, ir termiskās apstrādes metode, kas ļoti īsā laikā uzsilda visu vafeles līdz noteiktai temperatūrai (parasti 400-1300°C).

Salīdzinot ar rūdīšanu krāsns apsildē, tai ir mazāks termiskais budžets, mazāks piemaisījumu kustības diapazons dopinga zonā, mazāks piesārņojums un īsāks apstrādes laiks.

Ātrās termiskās atkausēšanas procesā var izmantot dažādus enerģijas avotus, un atkausēšanas laika diapazons ir ļoti plašs (no 100 līdz 10-9 s, piemēram, lampas rūdīšana, lāzera atkausēšana utt.). Tas var pilnībā aktivizēt piemaisījumus, vienlaikus efektīvi nomācot piemaisījumu pārdali. Pašlaik to plaši izmanto augstākās klases integrālo shēmu ražošanas procesos, kuru vafeļu diametrs pārsniedz 200 mm.

2. Otrais sildīšanas process

2.1. Oksidācijas process

Integrālās shēmas ražošanas procesā ir divas metodes silīcija oksīda plēvju veidošanai: termiskā oksidēšana un nogulsnēšana.

Oksidācijas process attiecas uz SiO2 veidošanās procesu uz silīcija plāksnīšu virsmas termiskās oksidācijas ceļā. Termiskās oksidācijas rezultātā izveidotā SiO2 plēve tiek plaši izmantota integrālās shēmas ražošanas procesā, pateicoties tās izcilajām elektriskās izolācijas īpašībām un procesa iespējamībai.

Tās svarīgākās lietojumprogrammas ir šādas:

• Aizsargājiet ierīces no skrāpējumiem un piesārņojuma;
• Ierobežot uzlādētu nesēju lauka izolāciju (virsmas pasivācija);
• Dielektriski materiāli vārtu oksīda vai uzglabāšanas šūnu struktūrās;
• Implantu maskēšana dopingā;
• Dielektrisks slānis starp metāla vadošajiem slāņiem.

(1)Ierīces aizsardzība un izolācija

SiO2, kas izaudzēts uz vafeles (silīcija vafeles) virsmas, var kalpot kā efektīvs barjeras slānis, lai izolētu un aizsargātu jutīgas ierīces silīcijā.

Tā kā SiO2 ir ciets un neporains (blīvs) materiāls, to var izmantot, lai efektīvi izolētu aktīvās ierīces uz silīcija virsmas. Cietais SiO2 slānis pasargās silīcija plāksni no skrāpējumiem un bojājumiem, kas var rasties ražošanas procesā.

(2)Virsmas pasivēšana

Virsmas pasivēšana Galvenā termiski audzēta SiO2 priekšrocība ir tā, ka tas var samazināt silīcija virsmas stāvokļa blīvumu, ierobežojot tā karājošās saites, ko sauc par virsmas pasivāciju.

Tas novērš elektrisko degradāciju un samazina mitruma, jonu vai citu ārējo piesārņotāju izraisītas noplūdes strāvas ceļu. Cietais SiO2 slānis aizsargā Si no skrāpējumiem un procesa bojājumiem, kas var rasties pēcapstrādes laikā.

SiO2 slānis, kas izaudzis uz Si virsmas, var saistīt elektriski aktīvos piesārņotājus (mobilo jonu piesārņojumu) uz Si virsmas. Pasivācija ir svarīga arī savienojuma ierīču noplūdes strāvas kontrolei un stabilu vārtu oksīdu audzēšanai.

Kā augstas kvalitātes pasivācijas slānim, oksīda slānim ir tādas kvalitātes prasības kā vienmērīgs biezums, bez caurumiem un tukšumiem.

Vēl viens faktors, izmantojot oksīda slāni kā Si virsmas pasivācijas slāni, ir oksīda slāņa biezums. Oksīda slānim jābūt pietiekami biezam, lai novērstu metāla slāņa uzlādi, jo uz silīcija virsmas uzkrājas lādiņš, kas ir līdzīgs parasto kondensatoru lādiņu uzglabāšanas un sadalīšanās raksturlielumiem.

SiO2 ir arī ļoti līdzīgs termiskās izplešanās koeficients kā Si. Silīcija vafeles izplešas augstas temperatūras procesos un saraujas dzesēšanas laikā.

SiO2 izplešas vai saraujas ar ātrumu, kas ir ļoti tuvu Si ātrumam, kas samazina silīcija vafeles deformāciju termiskā procesa laikā. Tas arī novērš oksīda plēves atdalīšanu no silīcija virsmas plēves sprieguma dēļ.

(3)Vārtu oksīda dielektrisks

MOS tehnoloģijā visbiežāk izmantotajai un svarīgākajai vārtu oksīda struktūrai kā dielektriskais materiāls tiek izmantots īpaši plāns oksīda slānis. Tā kā vārtu oksīda slānim un zem tā esošajam Si ir augstas kvalitātes un stabilitātes īpašības, vārtu oksīda slāni parasti iegūst, termiski augot.

SiO2 ir augsta dielektriskā izturība (107 V/m) un augsta pretestība (apmēram 1017Ω·cm).

MOS ierīču uzticamības atslēga ir vārtu oksīda slāņa integritāte. Vārtu struktūra MOS ierīcēs kontrolē strāvas plūsmu. Tā kā šis oksīds ir uz lauka efekta tehnoloģiju balstītu mikroshēmu darbības pamats,

Tāpēc tā pamatprasības ir augsta kvalitāte, izcila plēves biezuma viendabīgums un piemaisījumu trūkums. Jebkurš piesārņojums, kas var pasliktināt vārtu oksīda struktūras darbību, ir stingri jākontrolē.

(4)Dopinga barjera

SiO2 var izmantot kā efektīvu maskēšanas slāni silīcija virsmas selektīvai dopingai. Kad uz silīcija virsmas ir izveidojies oksīda slānis, SiO2 maskas caurspīdīgajā daļā tiek iegravēts, veidojot logu, caur kuru dopinga materiāls var iekļūt silīcija plāksnē.

Vietās, kur nav logu, oksīds var aizsargāt silīcija virsmu un novērst piemaisījumu izkliedi, tādējādi nodrošinot selektīvu piemaisījumu implantāciju.

Dopanti SiO2 pārvietojas lēni, salīdzinot ar Si, tāpēc ir nepieciešams tikai plāns oksīda slānis, lai bloķētu dopantus (ņemiet vērā, ka šis ātrums ir atkarīgs no temperatūras).

Plānu oksīda slāni (piemēram, 150 Å biezu) var izmantot arī vietās, kur nepieciešama jonu implantācija, ko var izmantot, lai samazinātu silīcija virsmas bojājumus.

Tas arī ļauj labāk kontrolēt savienojuma dziļumu piemaisījumu implantācijas laikā, samazinot kanāla efektu. Pēc implantācijas oksīdu var selektīvi noņemt ar fluorūdeņražskābi, lai silīcija virsma atkal kļūtu plakana.

(5)Dielektriskais slānis starp metāla slāņiem

SiO2 normālos apstākļos nevada elektrību, tāpēc tas ir efektīvs izolators starp metāla slāņiem mikroshēmās. SiO2 var novērst īssavienojumus starp augšējo metāla slāni un apakšējo metāla slāni, tāpat kā stieples izolators var novērst īssavienojumus.

Oksīda kvalitātes prasība ir tāda, ka tajā nav caurumu un tukšumu. Tas bieži tiek leģēts, lai iegūtu efektīvāku plūstamību, kas var labāk samazināt piesārņojuma difūziju. To parasti iegūst ar ķīmisku tvaiku nogulsnēšanos, nevis termisko augšanu.

Atkarībā no reakcijas gāzes oksidācijas procesu parasti iedala:

• Sausā skābekļa oksidēšana: Si + O2→SiO2;
• Slapjā skābekļa oksidēšana: 2H2O (ūdens tvaiki) + Si→SiO2+2H2;
• Oksidācija ar hloru: hlora gāzi, piemēram, ūdeņraža hlorīdu (HCl), dihloretilēnu DCE (C2H2Cl2) vai tā atvasinājumus pievieno skābeklim, lai uzlabotu oksidācijas ātrumu un oksīda slāņa kvalitāti.

(1)Sausais skābekļa oksidācijas process: Skābekļa molekulas reakcijas gāzē izkliedējas caur jau izveidoto oksīda slāni, sasniedz SiO2 un Si saskarni, reaģē ar Si un pēc tam veido SiO2 slāni.

SiO2, kas iegūts ar sausu skābekļa oksidēšanu, ir blīva struktūra, vienmērīgs biezums, spēcīga maskēšanas spēja injekcijai un difūzijai, kā arī augsta procesa atkārtojamība. Tās trūkums ir lēns augšanas temps.

Šo metodi parasti izmanto augstas kvalitātes oksidēšanai, piemēram, aizbīdņu dielektriskai oksidēšanai, plāna bufera slāņa oksidēšanai vai oksidācijas sākšanai un oksidācijas pabeigšanai bieza bufera slāņa oksidācijas laikā.

(2)Slapjā skābekļa oksidācijas process: Ūdens tvaikus var pārvadāt tieši skābeklī vai to var iegūt ūdeņraža un skābekļa reakcijā. Oksidācijas ātrumu var mainīt, pielāgojot ūdeņraža vai ūdens tvaiku un skābekļa daļējā spiediena attiecību.

Ņemiet vērā, ka, lai nodrošinātu drošību, ūdeņraža attiecība pret skābekli nedrīkst pārsniegt 1,88:1. Slapjā skābekļa oksidēšanās notiek gan skābekļa, gan ūdens tvaiku klātbūtnes dēļ reakcijas gāzē, un ūdens tvaiki augstās temperatūrās sadalīsies ūdeņraža oksīdā (HO).

Ūdeņraža oksīda difūzijas ātrums silīcija oksīdā ir daudz ātrāks nekā skābekļa, tāpēc mitrā skābekļa oksidācijas ātrums ir aptuveni par vienu pakāpi augstāks nekā sausā skābekļa oksidācijas ātrums.

(3)Ar hloru leģēts oksidācijas process: Papildus tradicionālajai sausajai skābekļa oksidācijai un slapjai skābekļa oksidācijai skābeklim var pievienot hlora gāzi, piemēram, hlorūdeņradi (HCl), dihloretilēnu DCE (C2H2Cl2) vai tā atvasinājumus, lai uzlabotu oksidācijas ātrumu un oksīda slāņa kvalitāti. .

Galvenais oksidācijas ātruma palielināšanās iemesls ir tas, ka, pievienojot hloru oksidēšanai, reaģents satur ne tikai ūdens tvaikus, kas var paātrināt oksidāciju, bet arī hlors uzkrājas Si un SiO2 saskarnes tuvumā. Skābekļa klātbūtnē hlorosilīcija savienojumi viegli pārvēršas silīcija oksīdā, kas var katalizēt oksidāciju.

Galvenais iemesls oksīda slāņa kvalitātes uzlabošanai ir tas, ka hlora atomi oksīda slānī var attīrīt nātrija jonu aktivitāti, tādējādi samazinot oksidācijas defektus, ko rada iekārtu un procesa izejvielu piesārņojums ar nātrija jonu. Tāpēc hlora dopings ir iesaistīts lielākajā daļā sausā skābekļa oksidācijas procesu.

2.2. Difūzijas process

Tradicionālā difūzija attiecas uz vielu pārvietošanu no augstākas koncentrācijas zonām uz zemākas koncentrācijas apgabaliem, līdz tās ir vienmērīgi sadalītas. Difūzijas process notiek saskaņā ar Fika likumu. Difūzija var notikt starp divām vai vairākām vielām, un koncentrācijas un temperatūras atšķirības starp dažādām zonām virza vielu sadalījumu līdz vienmērīgam līdzsvara stāvoklim.

Viena no svarīgākajām pusvadītāju materiālu īpašībām ir tā, ka to vadītspēju var regulēt, pievienojot dažāda veida vai koncentrācijas dopantus. Integrēto shēmu ražošanā šis process parasti tiek panākts, izmantojot dopinga vai difūzijas procesus.

Atkarībā no konstrukcijas mērķiem pusvadītāju materiāli, piemēram, silīcijs, germānija vai III-V savienojumi, var iegūt divas dažādas pusvadītāju īpašības, N-tipa vai P-tipa, leģējot ar donoru vai akceptoru piemaisījumiem.

Pusvadītāju dopingu galvenokārt veic ar divām metodēm: difūziju vai jonu implantāciju, katrai no tām ir savas īpašības:

Difūzijas dopings ir lētāks, bet dopinga materiāla koncentrāciju un dziļumu nevar precīzi kontrolēt;

Lai gan jonu implantācija ir salīdzinoši dārga, tā ļauj precīzi kontrolēt dopanta koncentrācijas profilus.

Pirms 1970. gadiem integrālās shēmas grafikas lielums bija aptuveni 10 μm, un tradicionālā termiskās difūzijas tehnoloģija parasti tika izmantota dopingam.

Difūzijas procesu galvenokārt izmanto pusvadītāju materiālu modificēšanai. Izkliedējot dažādas vielas pusvadītāju materiālos, var mainīt to vadītspēju un citas fizikālās īpašības.

Piemēram, izkliedējot trīsvērtīgo elementu boru silīcijā, veidojas P tipa pusvadītājs; leģējot piecvērtīgos elementus fosforu vai arsēnu, veidojas N tipa pusvadītājs. Kad P tipa pusvadītājs ar vairāk caurumiem saskaras ar N tipa pusvadītāju ar vairāk elektronu, veidojas PN pāreja.

Tā kā elementu izmēri sarūk, izotropās difūzijas process ļauj dopantiem izkliedēties uz otru vairoga oksīda slāņa pusi, izraisot īssavienojumus starp blakus esošajiem reģioniem.

Izņemot dažus īpašus lietojumus (piemēram, ilgtermiņa difūziju, lai veidotu vienmērīgi sadalītas augstsprieguma izturīgas zonas), difūzijas process ir pakāpeniski aizstāts ar jonu implantāciju.

Tomēr tehnoloģiju paaudzē zem 10 nm, jo ​​trīsdimensiju spuras lauka efekta tranzistora (FinFET) ierīcē Fin izmērs ir ļoti mazs, jonu implantācija sabojās tā mazo struktūru. Cietā avota difūzijas procesa izmantošana var atrisināt šo problēmu.

2.3. Degradācijas process

Atkausēšanas procesu sauc arī par termisko atkausēšanu. Process ir silīcija vafeles novietošana augstas temperatūras vidē uz noteiktu laiku, lai mainītu mikrostruktūru silīcija vafeles virsmā vai iekšpusē un sasniegtu konkrētu procesa mērķi.

Vissvarīgākie parametri atkausēšanas procesā ir temperatūra un laiks. Jo augstāka temperatūra un ilgāks laiks, jo lielāks ir siltuma budžets.

Faktiskajā integrālās shēmas ražošanas procesā siltuma budžets tiek stingri kontrolēts. Ja procesa plūsmā ir vairāki atkausēšanas procesi, termisko budžetu var izteikt kā vairāku termisko apstrādi superpozīciju.

Taču līdz ar procesa mezglu miniaturizāciju pieļaujamais termiskais budžets visā procesā kļūst arvien mazāks, tas ir, augstas temperatūras termiskā procesa temperatūra kļūst zemāka un laiks kļūst īsāks.

Parasti atkausēšanas process tiek apvienots ar jonu implantāciju, plānslāņa nogulsnēšanos, metāla silicīda veidošanos un citiem procesiem. Visizplatītākā ir termiskā atkausēšana pēc jonu implantācijas.

Jonu implantācija ietekmēs substrāta atomus, liekot tiem atrauties no sākotnējās režģa struktūras un sabojāt substrāta režģi. Termiskā atkausēšana var novērst režģa bojājumus, ko izraisa jonu implantācija, un var arī pārvietot implantētos piemaisījumu atomus no režģa spraugām uz režģa vietām, tādējādi aktivizējot tos.

Režģa bojājumu labošanai nepieciešamā temperatūra ir aptuveni 500°C, un temperatūra, kas nepieciešama piemaisījumu aktivizēšanai, ir aptuveni 950°C. Teorētiski, jo ilgāks ir atkausēšanas laiks un augstāka temperatūra, jo augstāks ir piemaisījumu aktivizācijas ātrums, taču pārāk augsts termiskais budžets izraisīs pārmērīgu piemaisījumu difūziju, padarot procesu nekontrolējamu un galu galā izraisot ierīces un ķēdes veiktspējas pasliktināšanos.

Tāpēc, attīstoties ražošanas tehnoloģijai, tradicionālā ilgtermiņa krāsns atkausēšana pakāpeniski ir aizstāta ar ātro termisko atlaidināšanu (RTA).

Ražošanas procesā dažām īpašām plēvēm pēc nogulsnēšanas jāveic termiskā atkausēšana, lai mainītu noteiktas plēves fizikālās vai ķīmiskās īpašības. Piemēram, vaļīga plēve kļūst blīva, mainot tās sausās vai mitrās kodināšanas ātrumu;

Vēl viens bieži izmantots atkausēšanas process notiek metāla silicīda veidošanās laikā. Metāla plēves, piemēram, kobalts, niķelis, titāns utt., tiek izsmidzinātas uz silīcija vafeles virsmas, un pēc ātras termiskās atkausēšanas salīdzinoši zemā temperatūrā metāls un silīcijs var izveidot sakausējumu.

Daži metāli dažādos temperatūras apstākļos veido dažādas sakausējuma fāzes. Parasti procesa laikā tiek cerēts izveidot sakausējuma fāzi ar zemāku kontakta pretestību un ķermeņa pretestību.

Atbilstoši dažādām termiskā budžeta prasībām atkausēšanas process ir sadalīts augstas temperatūras krāsns atlaidināšanā un ātrā termiskā atkausēšanā.

• Augstas temperatūras krāsns cauruļu atkausēšana:

Tā ir tradicionāla atkausēšanas metode ar augstu temperatūru, ilgu atkausēšanas laiku un lielu budžetu.

Dažos īpašos procesos, piemēram, skābekļa iesmidzināšanas izolācijas tehnoloģijā SOI substrātu sagatavošanai un dziļurbuma difūzijas procesos, to plaši izmanto. Šādi procesi parasti prasa lielāku siltuma budžetu, lai iegūtu perfektu režģi vai vienmērīgu piemaisījumu sadalījumu.

• Ātrā termiskā atkvēlināšana:

Tas ir silīcija vafeļu apstrādes process ar ārkārtīgi ātru karsēšanu/dzesēšanu un īslaicīgu noturēšanu mērķa temperatūrā, ko dažreiz sauc arī par ātro termisko apstrādi (RTP).

Īpaši seklu savienojumu veidošanas procesā ātra termiskā atkausēšana nodrošina kompromisa optimizāciju starp režģa defektu novēršanu, piemaisījumu aktivizēšanu un piemaisījumu difūzijas samazināšanu, un tā ir neaizstājama progresīvu tehnoloģiju mezglu ražošanas procesā.

Temperatūras paaugstināšanās / krituma process un īslaicīga uzturēšanās mērķa temperatūrā kopā veido ātras termiskās atkausēšanas siltuma budžetu.

Tradicionālās ātrās termiskās atkausēšanas temperatūra ir aptuveni 1000°C un aizņem sekundes. Pēdējos gados prasības ātrai termiskai atkvēlināšanai ir kļuvušas arvien stingrākas, un pakāpeniski ir attīstījusies ātrā atlaidināšana, atkvēlināšana ar smailēm un lāzera atkausēšana, atkvēlināšanas laikam sasniedzot milisekundes un pat tendence attīstīties mikrosekundēs un submikrosekundēs.

3 . Trīs apkures procesa iekārtas

3.1. Difūzijas un oksidācijas iekārtas

Difūzijas procesā galvenokārt tiek izmantots termiskās difūzijas princips augstas temperatūras (parasti 900-1200 ℃) apstākļos, lai silīcija substrātā iestrādātu piemaisījumu elementus vajadzīgajā dziļumā, piešķirot tam īpašu koncentrācijas sadalījumu, lai mainītu silīcija substrāta elektriskās īpašības. materiālu un veido pusvadītāju ierīces struktūru.

Silīcija integrālo shēmu tehnoloģijā difūzijas procesu izmanto, lai izveidotu PN savienojumus vai komponentus, piemēram, rezistorus, kondensatorus, starpsavienojumu vadus, diodes un tranzistorus integrālajās shēmās, un to izmanto arī komponentu izolācijai.

Sakarā ar nespēju precīzi kontrolēt dopinga koncentrācijas sadalījumu, difūzijas process pakāpeniski ir aizstāts ar jonu implantācijas dopinga procesu integrālo shēmu ražošanā ar vafeļu diametru 200 mm un vairāk, bet neliels daudzums joprojām tiek izmantots smagajā dopinga procesi.

Tradicionālās difūzijas iekārtas galvenokārt ir horizontālās difūzijas krāsnis, un ir arī neliels skaits vertikālo difūzijas krāšņu.

Horizontālā difūzijas krāsns:

Tā ir termiskās apstrādes iekārta, ko plaši izmanto integrālo shēmu difūzijas procesā, kuru vafeļu diametrs ir mazāks par 200 mm. Tās īpašības ir tādas, ka sildīšanas krāsns korpuss, reakcijas caurule un kvarca laiva, kurā ir vafeles, ir novietoti horizontāli, tāpēc tam ir labas viendabības starp plāksnēm procesa īpašības.

Tā ir ne tikai viena no svarīgākajām priekšgala iekārtām integrālās shēmas ražošanas līnijā, bet arī plaši izmantota difūzijas, oksidēšanas, atlaidināšanas, leģēšanas un citos procesos tādās nozarēs kā diskrētas ierīces, jaudas elektroniskās ierīces, optoelektroniskās ierīces un optiskās šķiedras. .

Vertikālā difūzijas krāsns:

Parasti attiecas uz sērijveida termiskās apstrādes iekārtu, ko izmanto integrālās shēmas procesā vafelēm ar diametru 200 mm un 300 mm, ko parasti sauc par vertikālo krāsni.

Vertikālās difūzijas krāsns konstrukcijas iezīmes ir tādas, ka sildīšanas krāsns korpuss, reakcijas caurule un kvarca laiva, kas pārvadā vafeles, ir novietoti vertikāli, un vafele ir novietota horizontāli. Tam ir labas viendabības īpašības, augsta automatizācijas pakāpe un stabila sistēmas veiktspēja, kas var apmierināt liela mēroga integrālo shēmu ražošanas līniju vajadzības.

Vertikālās difūzijas krāsns ir viena no svarīgākajām iekārtām pusvadītāju integrālās shēmas ražošanas līnijā, un to parasti izmanto arī saistītos procesos jaudas elektronisko ierīču (IGBT) un tā tālāk jomās.

Vertikālās difūzijas krāsns ir piemērota oksidācijas procesiem, piemēram, sausā skābekļa oksidācijai, ūdeņraža-skābekļa sintēzes oksidēšanai, silīcija oksinitrīda oksidēšanai un plāno kārtiņu augšanas procesiem, piemēram, silīcija dioksīda, polisilīcija, silīcija nitrīda (Si3N4) un atomu slāņa nogulsnēšanai.

To parasti izmanto arī augstas temperatūras atkausēšanas, vara atkausēšanas un sakausēšanas procesos. Runājot par difūzijas procesu, vertikālās difūzijas krāsnis dažkārt tiek izmantotas arī smagos dopinga procesos.

3.2. Ātrās atlaidināšanas iekārtas

Rapid Thermal Processing (RTP) iekārta ir vienas vafeles termiskās apstrādes iekārta, kas spēj ātri paaugstināt vafeles temperatūru līdz procesam nepieciešamajai temperatūrai (200-1300°C) un ātri to atdzesēt. Sildīšanas/dzesēšanas ātrums parasti ir 20-250°C/s.

Papildus plašajam enerģijas avotu klāstam un atlaidināšanas laikam, RTP iekārtām ir arī citi izcili procesa rādītāji, piemēram, lieliska siltuma budžeta kontrole un labāka virsmas viendabība (īpaši liela izmēra plāksnēm), vafeļu bojājumu novēršana, ko izraisa jonu implantācija, un vairākas kameras vienlaikus var veikt dažādas procesa darbības.

Turklāt RTP iekārtas var elastīgi un ātri pārveidot un pielāgot procesa gāzes, lai vienā termiskās apstrādes procesā varētu pabeigt vairākus termiskās apstrādes procesus.

RTP iekārtas visbiežāk izmanto ātrās termiskās rūdīšanas (RTA). Pēc jonu implantācijas ir nepieciešamas RTP iekārtas, lai labotu jonu implantācijas radītos bojājumus, aktivizētu leģētos protonus un efektīvi kavētu piemaisījumu difūziju.

Vispārīgi runājot, temperatūra režģa defektu labošanai ir aptuveni 500°C, savukārt leģēto atomu aktivēšanai nepieciešama 950°C. Piemaisījumu aktivizēšanās ir saistīta ar laiku un temperatūru. Jo ilgāks laiks un augstāka temperatūra, jo pilnīgāk tiek aktivizēti piemaisījumi, bet tas neveicina piemaisījumu difūzijas kavēšanu.

Tā kā RTP iekārtai piemīt ātras temperatūras paaugstināšanās/kritums un īss ilgums, atkvēlināšanas process pēc jonu implantācijas var sasniegt optimālo parametru izvēli starp režģa defektu labošanu, piemaisījumu aktivizēšanu un piemaisījumu difūzijas kavēšanu.

CSN galvenokārt ir sadalīts sekojošās četrās kategorijās:

(1)Smailes atkvēlināšana

Tā īpašība ir tāda, ka tā ir vērsta uz ātru sildīšanas/dzesēšanas procesu, bet pamatā tam nav siltuma saglabāšanas procesa. Smailes atkvēlināšana ļoti īsu laiku saglabājas augstās temperatūras punktā, un tās galvenā funkcija ir aktivizēt dopinga elementus.

Faktiskajos lietojumos vafele sāk strauji uzkarst no noteikta stabila gaidstāves temperatūras punkta un uzreiz atdziest pēc mērķa temperatūras punkta sasniegšanas.

Tā kā uzturēšanas laiks mērķa temperatūras punktā (ti, maksimālās temperatūras punktā) ir ļoti īss, atkausēšanas process var maksimāli palielināt piemaisījumu aktivācijas pakāpi un samazināt piemaisījumu difūzijas pakāpi, vienlaikus nodrošinot labus defektu atlaidināšanas labošanas raksturlielumus, kā rezultātā tiek sasniegti augstāki rādītāji. savienojuma kvalitāte un zemāka noplūdes strāva.

Spike atlaidināšana tiek plaši izmantota īpaši seklā savienojuma procesos pēc 65 nm. Smailes atkausēšanas procesa parametri galvenokārt ietver maksimālo temperatūru, maksimālo aiztures laiku, temperatūras novirzi un vafeļu pretestību pēc procesa.

Jo īsāks maksimālā uzturēšanās laiks, jo labāk. Tas galvenokārt ir atkarīgs no temperatūras regulēšanas sistēmas sildīšanas/dzesēšanas ātruma, taču dažkārt to ietekmē arī izvēlētā procesa gāzes atmosfēra.

Piemēram, hēlijam ir mazs atomu tilpums un ātrs difūzijas ātrums, kas veicina ātru un vienmērīgu siltuma pārnesi un var samazināt pīķa platumu vai pīķa uzturēšanās laiku. Tāpēc dažreiz tiek izvēlēts hēlijs, lai palīdzētu sildīšanai un dzesēšanai.

(2)Lampu rūdīšana

Plaši tiek izmantota spuldžu atkausēšanas tehnoloģija. Halogēnās spuldzes parasti izmanto kā ātras atlaidināšanas siltuma avotus. To augstais sildīšanas/dzesēšanas ātrums un precīza temperatūras kontrole var atbilst ražošanas procesu prasībām virs 65 nm.

Tomēr tā nevar pilnībā izpildīt stingras 45 nm procesa prasības (pēc 45 nm procesa, kad notiek loģiskā LSI niķeļa un silīcija kontakts, plāksne ir ātri jāuzsilda no 200 ° C līdz virs 1000 ° C milisekundēs, tāpēc parasti ir nepieciešama lāzera atkausēšana).

(3)Lāzera atkausēšana

Lāzera atkausēšana ir process, kurā tieši izmanto lāzeru, lai ātri paaugstinātu vafeles virsmas temperatūru, līdz ar to pietiek, lai izkausētu silīcija kristālu, padarot to ļoti aktivizētu.

Lāzera atkausēšanas priekšrocības ir ārkārtīgi ātra sildīšana un jutīga vadība. Tam nav nepieciešama kvēldiega karsēšana, un būtībā nav problēmu ar temperatūras nobīdi un kvēldiega kalpošanas laiku.

Tomēr no tehniskā viedokļa lāzera atkausēšanai ir noplūdes strāvas un atlikuma defektu problēmas, kas arī zināmā mērā ietekmēs ierīces veiktspēju.

(4)Flash atkvēlināšana

Atkvēlināšana ar zibspuldzi ir atkvēlināšanas tehnoloģija, kas izmanto augstas intensitātes starojumu, lai veiktu smailes atlaidināšanu noteiktā priekšsildīšanas temperatūrā.

Vafele tiek uzkarsēta līdz 600-800°C, un pēc tam tiek izmantots augstas intensitātes starojums īslaicīgai impulsa apstarošanai. Kad vafeles maksimālā temperatūra sasniedz nepieciešamo atlaidināšanas temperatūru, starojums tiek nekavējoties izslēgts.

RTP iekārtas arvien vairāk tiek izmantotas progresīvā integrālo shēmu ražošanā.

Papildus tam, ka RTP iekārtas tiek plaši izmantotas RTA procesos, tās ir sāktas izmantot arī ātras termiskās oksidācijas, ātras termiskās nitridēšanas, ātras termiskās difūzijas, ātras ķīmiskās tvaiku pārklāšanas, kā arī metāla silicīdu ģenerēšanas un epitaksiālos procesos.

——————————————————————————————————————————————————— ——

Semicera var nodrošinātgrafīta daļas,mīksts/stingrs filcs,silīcija karbīda detaļas,CVD silīcija karbīda detaļas, unSiC/TaC pārklātas detaļasar pilnu pusvadītāju procesu 30 dienu laikā.

Ja jūs interesē iepriekš minētie pusvadītāju izstrādājumi,lūdzu, nevilcinieties sazināties ar mums pirmo reizi.

Tālr.: +86-13373889683

WhatsAPP: +86-15957878134

Email: sales01@semi-cera.com