1. Overview
Ang pagpainit, nailhan usab nga pagproseso sa thermal, nagtumong sa mga pamaagi sa paggama nga naglihok sa taas nga temperatura, kasagaran mas taas kaysa sa natunaw nga punto sa aluminyo.
Ang proseso sa pagpainit sagad nga gihimo sa usa ka taas nga temperatura nga hurno ug naglakip sa mga dagkong proseso sama sa oksihenasyon, pagsabwag sa kahugawan, ug pag-annealing alang sa pag-ayo sa depekto sa kristal sa paghimo sa semiconductor.
Oxidation: Kini usa ka proseso diin ang usa ka silicon wafer gibutang sa usa ka atmospera sa mga oxidant sama sa oxygen o alisngaw sa tubig alang sa taas nga temperatura nga pagtambal sa kainit, hinungdan sa usa ka kemikal nga reaksyon sa ibabaw sa silicon wafer aron mahimong usa ka oxide film.
Pagsabwag sa kahugawan: nagtumong sa paggamit sa mga prinsipyo sa thermal diffusion ubos sa taas nga mga kondisyon sa temperatura aron ipaila ang mga elemento sa kahugawan ngadto sa silicon substrate sumala sa mga kinahanglanon sa proseso, aron kini adunay usa ka piho nga pag-apod-apod sa konsentrasyon, sa ingon nag-usab sa mga elektrikal nga kabtangan sa materyal nga silikon.
Ang Annealing nagtumong sa proseso sa pagpainit sa silicon wafer human sa ion implantation aron ayohon ang lattice defects tungod sa ion implantation.
Adunay tulo ka sukaranan nga mga tipo sa kagamitan nga gigamit alang sa oksihenasyon / pagsabwag / pag-annealing:
- Horizontal nga hurno;
- Bertikal nga hurno;
- Paspas nga pagpainit nga hurno: paspas nga kagamitan sa pagtambal sa kainit
Ang tradisyonal nga mga proseso sa pagtambal sa kainit nag-una nga naggamit sa dugay nga taas nga temperatura nga pagtambal aron mawagtang ang kadaot nga gipahinabo sa pag-implant sa ion, apan ang mga disbentaha niini mao ang dili kompleto nga pagtangtang sa depekto ug mubu nga pagkaayo sa pagpaaktibo sa gitanum nga mga hugaw.
Dugang pa, tungod sa taas nga temperatura sa annealing ug taas nga panahon, ang pag-apod-apod sa kahugawan lagmit nga mahitabo, hinungdan sa daghang mga hugaw nga mokaylap ug mapakyas sa pagtagbo sa mga kinahanglanon sa mabaw nga mga junction ug pig-ot nga pag-apod-apod sa kahugawan.
Ang paspas nga thermal annealing sa ion-implanted wafers gamit ang rapid thermal processing (RTP) nga kagamitan maoy usa ka heat treatment method nga nagpainit sa tibuok wafer ngadto sa usa ka temperatura (kasagaran 400-1300°C) sa mubo kaayong panahon.
Kung itandi sa furnace heating annealing, kini adunay mga bentaha nga dili kaayo thermal nga badyet, gamay nga sakup sa paglihok sa kahugawan sa doping area, dili kaayo polusyon ug mas mubo nga oras sa pagproseso.
Ang paspas nga thermal annealing nga proseso makagamit sa lain-laing mga tinubdan sa enerhiya, ug ang annealing time range kay lapad kaayo (gikan sa 100 ngadto sa 10-9s, sama sa lamp annealing, laser annealing, ug uban pa). Mahimo kini nga hingpit nga ma-aktibo ang mga hugaw samtang epektibo nga gipugngan ang pag-apod-apod sa kahugawan. Kini sa pagkakaron kaylap nga gigamit sa high-end integrated circuit manufacturing nga mga proseso nga may wafer diameters nga labaw pa sa 200mm.
2. Ikaduha nga proseso sa pagpainit
2.1 Proseso sa oksihenasyon
Sa proseso sa paghimo sa integrated circuit, adunay duha ka mga pamaagi sa pagporma sa mga pelikula sa silicon oxide: thermal oxidation ug deposition.
Ang proseso sa oksihenasyon nagtumong sa proseso sa pagporma sa SiO2 sa ibabaw sa mga silicon wafers pinaagi sa thermal oxidation. Ang SiO2 film nga naporma sa thermal oxidation kaylap nga gigamit sa integrated circuit manufacturing process tungod sa iyang superyor nga electrical insulation properties ug process feasibility.
Ang labing hinungdanon nga aplikasyon niini mao ang mga musunud:
- Panalipdi ang mga aparato gikan sa mga garas ug kontaminasyon;
- Paglimite sa field isolation sa charged carriers (surface passivation);
- Dielectric nga mga materyales sa ganghaan oxide o storage cell istruktura;
- Implant masking sa doping;
- Usa ka dielectric layer tali sa metal conductive layer.
(1)Proteksyon sa aparato ug pagkahimulag
Ang SiO2 nga gipatubo sa ibabaw sa usa ka wafer (silicon wafer) mahimong magsilbi nga epektibo nga babag nga layer aron ihimulag ug mapanalipdan ang mga sensitibo nga aparato sa sulod sa silicon.
Tungod kay ang SiO2 usa ka gahi ug dili porous (dasok) nga materyal, mahimo kini gamiton aron epektibo nga ihimulag ang mga aktibo nga aparato sa ibabaw sa silicon. Ang gahi nga layer sa SiO2 manalipod sa silicon wafer gikan sa mga garas ug kadaot nga mahimong mahitabo sa proseso sa paghimo.
(2)Surface passivation
Surface passivation Usa ka dakong bentaha sa thermally grown nga SiO2 mao nga kini makapakunhod sa surface state density sa silicon pinaagi sa pagpugong sa nagbitay nga mga bugkos niini, usa ka epekto nga nailhan nga surface passivation.
Gipugngan niini ang pagkadaot sa elektrisidad ug gipakunhod ang agianan sa pag-agas sa agianan tungod sa kaumog, mga ion o uban pang mga hugaw sa gawas. Ang gahi nga layer sa SiO2 nanalipod sa Si gikan sa mga garas ug kadaot sa proseso nga mahimong mahitabo sa pagkahuman sa produksiyon.
Ang SiO2 layer nga gipatubo sa Si surface makagapos sa electrically active contaminants (mobile ion contamination) sa Si surface. Importante usab ang passivation sa pagkontrolar sa leakage nga kasamtangan sa mga junction device ug pagtubo sa stable gate oxides.
Ingon nga usa ka taas nga kalidad nga passivation layer, ang oxide layer adunay kalidad nga mga kinahanglanon sama sa uniporme nga gibag-on, walay pinholes ug voids.
Ang laing hinungdan sa paggamit sa usa ka oxide layer ingon nga usa ka Si surface passivation layer mao ang gibag-on sa oxide layer. Ang oxide layer kinahanglan nga igo nga gibag-on aron mapugngan ang metal nga layer gikan sa pag-charge tungod sa pag-akumulasyon sa singil sa ibabaw sa silicon, nga susama sa pagtipig sa bayad ug pagkaguba nga mga kinaiya sa ordinaryong mga capacitor.
Ang SiO2 usab adunay susama kaayo nga coefficient sa thermal expansion sa Si. Ang mga wafer sa silicone molapad sa panahon sa mga proseso sa taas nga temperatura ug nagkontrata sa panahon sa pagpabugnaw.
Ang SiO2 molapad o mokontrata sa gikusgon nga duol kaayo sa Si, nga makapamenos sa pag-warping sa silicon wafer atol sa thermal process. Gilikayan usab niini ang pagbulag sa oxide film gikan sa silicon surface tungod sa film stress.
(3)Gate oxide dielectric
Alang sa labing sagad nga gigamit ug hinungdanon nga istruktura sa gate oxide sa teknolohiya sa MOS, usa ka labi ka manipis nga layer sa oxide ang gigamit ingon nga dielectric nga materyal. Tungod kay ang gate oxide layer ug ang Si sa ilawom adunay mga kinaiya sa taas nga kalidad ug kalig-on, ang gate oxide layer sa kasagaran nakuha pinaagi sa thermal growth.
Ang SiO2 adunay taas nga dielectric nga kusog (107V/m) ug taas nga resistivity (mga 1017Ω·cm).
Ang yawe sa pagkakasaligan sa mga aparato sa MOS mao ang integridad sa layer sa gate oxide. Ang istruktura sa ganghaan sa mga aparato sa MOS nagkontrol sa dagan sa kasamtangan. Tungod kay kini nga oxide mao ang basehan alang sa function sa microchips base sa field-effect teknolohiya,
Busa, ang taas nga kalidad, maayo kaayo nga gibag-on sa pelikula nga pagkaparehas ug pagkawala sa mga hugaw mao ang sukaranan nga mga kinahanglanon. Ang bisan unsang kontaminasyon nga mahimong makadaot sa function sa istruktura sa gate oxide kinahanglan nga higpit nga kontrolon.
(4)Barrier sa doping
Ang SiO2 mahimong gamiton isip usa ka epektibo nga masking layer alang sa pinili nga doping sa silicon surface. Sa higayon nga maporma ang oxide layer sa silicon surface, ang SiO2 sa transparent nga bahin sa mask makulit aron maporma ang usa ka bintana diin ang doping material makasulod sa silicon wafer.
Kung walay mga bintana, ang oxide makapanalipod sa nawong sa silicon ug makapugong sa mga hugaw gikan sa pagsabwag, sa ingon makahimo sa pinili nga impurity implantation.
Ang mga dopants hinay nga molihok sa SiO2 kumpara sa Si, busa usa lamang ka nipis nga layer sa oxide ang gikinahanglan aron babagan ang mga dopants (timan-i nga kini nga rate nagdepende sa temperatura).
Ang nipis nga layer sa oxide (pananglitan, 150 Å ang gibag-on) mahimo usab nga gamiton sa mga lugar diin gikinahanglan ang pag-implant sa ion, nga magamit aron mamenosan ang kadaot sa nawong sa silicon.
Gitugotan usab niini ang mas maayo nga pagkontrol sa giladmon sa junction sa panahon sa pag-implant sa kahugawan pinaagi sa pagkunhod sa epekto sa channeling. Human sa implantation, ang oxide mahimong pilion nga tangtangon gamit ang hydrofluoric acid aron mapatag pag-usab ang silicon surface.
(5)Dielectric layer tali sa metal nga mga sapaw
Ang SiO2 wala magpahigayon og elektrisidad ubos sa normal nga mga kondisyon, mao nga kini usa ka epektibo nga insulator tali sa metal nga mga layer sa microchips. Ang SiO2 makapugong sa mga mubu nga sirkito tali sa ibabaw nga metal nga layer ug sa ubos nga metal nga layer, sama sa insulator sa wire nga makapugong sa mga short circuit.
Ang kalidad nga kinahanglanon alang sa oxide mao nga kini walay mga pinhole ug voids. Kanunay kini nga doped aron makakuha og mas epektibo nga pagka-likido, nga mas makapamenos sa pagsabwag sa kontaminasyon. Kini kasagarang makuha pinaagi sa kemikal nga alisngaw nga pagdeposito kay sa kainit nga pagtubo.
Depende sa reaksyon sa gas, ang proseso sa oksihenasyon kasagaran gibahin sa:
- Dry oxygen oxidation: Si + O2→SiO2;
- Basa nga oxygen oxidation: 2H2O (alisngaw sa tubig) + Si→SiO2+2H2;
- Chlorine-doped oxidation: Ang chlorine nga gas, sama sa hydrogen chloride (HCl), dichloroethylene DCE (C2H2Cl2) o mga derivatives niini, idugang sa oxygen aron mapalambo ang oxidation rate ug ang kalidad sa oxide layer.
(1)Dry oxygen oxidation nga proseso: Ang mga molekula sa oksiheno sa reaksyon nga gas mokaylap pinaagi sa naporma na nga oxide layer, makaabot sa interface tali sa SiO2 ug Si, mo-react sa Si, ug dayon magporma og SiO2 layer.
Ang SiO2 nga giandam pinaagi sa uga nga oxygen oxidation adunay usa ka dasok nga istruktura, uniporme nga gibag-on, lig-on nga abilidad sa pag-mask alang sa pag-injection ug pagsabwag, ug taas nga pagkabalikbalik sa proseso. Ang disbentaha niini mao nga hinay ang pagtubo.
Kini nga pamaagi kasagarang gigamit alang sa taas nga kalidad nga oksihenasyon, sama sa gate dielectric oxidation, thin buffer layer oxidation, o para sa pagsugod sa oksihenasyon ug pagtapos sa oksihenasyon atol sa baga nga buffer layer oxidation.
(2)Ang proseso sa oksihenasyon sa basa nga oxygen: Ang alisngaw sa tubig mahimong direktang madala sa oxygen, o kini makuha pinaagi sa reaksyon sa hydrogen ug oxygen. Ang rate sa oksihenasyon mahimong mabag-o pinaagi sa pag-adjust sa partial pressure ratio sa hydrogen o alisngaw sa tubig ngadto sa oxygen.
Timan-i nga aron masiguro ang kaluwasan, ang ratio sa hydrogen ngadto sa oxygen kinahanglan dili molapas sa 1.88:1. Ang basa nga oksihenasyon sa oksiheno tungod sa presensya sa oxygen ug alisngaw sa tubig sa reaksyon nga gas, ug ang alisngaw sa tubig madugta ngadto sa hydrogen oxide (H O) sa taas nga temperatura.
Ang diffusion rate sa hydrogen oxide sa silicon oxide mas paspas kay sa oxygen, mao nga ang basa nga oxygen oxidation rate maoy mga usa ka order sa magnitude nga mas taas kay sa dry oxygen oxidation rate.
(3)Proseso sa oksihenasyon nga doped sa klorin: Dugang pa sa tradisyonal nga dry oxygen oxidation ug basa nga oxygen oxidation, ang chlorine gas, sama sa hydrogen chloride (HCl), dichloroethylene DCE (C2H2Cl2) o mga derivatives niini, mahimong idugang sa oxygen aron mapalambo ang oxidation rate ug ang kalidad sa oxide layer. .
Ang panguna nga hinungdan sa pagtaas sa rate sa oksihenasyon mao nga kung ang chlorine idugang alang sa oksihenasyon, dili lamang ang reactant adunay alisngaw sa tubig nga makapadali sa oksihenasyon, apan ang klorin usab natipon duol sa interface tali sa Si ug SiO2. Sa presensya sa oksiheno, ang mga compound sa chlorosilicon dali nga mabag-o ngadto sa silicon oxide, nga maka-catalyze sa oksihenasyon.
Ang nag-unang rason alang sa pagpalambo sa kalidad sa oxide layer mao nga ang chlorine atoms sa oxide layer makaputli sa kalihokan sa sodium ions, sa ingon pagkunhod sa oxidation depekto gipaila-ila pinaagi sa sodium ion kontaminasyon sa mga ekipo ug proseso sa hilaw nga materyales. Busa, ang chlorine doping nalangkit sa kadaghanang mga proseso sa dry oxygen oxidation.
2.2 Proseso sa pagsabwag
Ang tradisyonal nga pagsabwag nagtumong sa pagbalhin sa mga substansiya gikan sa mga lugar nga mas taas nga konsentrasyon ngadto sa mga lugar nga mas ubos nga konsentrasyon hangtod nga kini parehas nga giapod-apod. Ang proseso sa pagsabwag nagsunod sa balaod ni Fick. Ang pagsabwag mahimong mahitabo tali sa duha o labaw pa nga mga substansiya, ug ang mga kalainan sa konsentrasyon ug temperatura tali sa lain-laing mga lugar nagduso sa pag-apod-apod sa mga substansiya ngadto sa usa ka uniporme nga kahimtang sa balanse.
Usa sa labing importante nga mga kabtangan sa semiconductor nga mga materyales mao nga ang ilang conductivity mahimong adjust pinaagi sa pagdugang lain-laing mga matang o konsentrasyon sa dopants. Sa integrated circuit manufacturing, kini nga proseso kasagarang makab-ot pinaagi sa doping o diffusion nga mga proseso.
Depende sa mga tumong sa disenyo, ang mga semiconductor nga materyales sama sa silicon, germanium o III-V compounds makakuha og duha ka lain-laing semiconductor properties, N-type o P-type, pinaagi sa doping nga adunay donor impurities o acceptor impurities.
Ang semiconductor doping kasagaran nga gihimo pinaagi sa duha ka mga pamaagi: pagsabwag o ion implantation, ang matag usa adunay kaugalingon nga mga kinaiya:
Ang diffusion doping dili kaayo mahal, apan ang konsentrasyon ug giladmon sa doping nga materyal dili tukma nga makontrol;
Samtang ang ion implantation medyo mahal, gitugotan niini ang tukma nga pagkontrol sa mga profile sa konsentrasyon sa dopant.
Sa wala pa ang 1970s, ang feature nga gidak-on sa integrated circuit graphics anaa sa han-ay sa 10μm, ug ang tradisyonal nga thermal diffusion nga teknolohiya kasagarang gigamit alang sa doping.
Ang proseso sa pagsabwag kasagarang gigamit sa pag-usab sa mga materyales sa semiconductor. Pinaagi sa pagsabwag sa lain-laing mga substansiya ngadto sa semiconductor nga mga materyales, ang ilang conductivity ug uban pang pisikal nga mga kabtangan mahimong mausab.
Pananglitan, pinaagi sa pagsabwag sa trivalent nga elemento nga boron ngadto sa silicon, usa ka P-type nga semiconductor ang naporma; pinaagi sa doping pentavalent elemento phosphorus o arsenic, usa ka N-type semiconductor naporma. Kung ang usa ka P-type nga semiconductor nga adunay daghang mga lungag moabut sa kontak sa usa ka N-type nga semiconductor nga adunay daghang mga electron, usa ka PN junction ang maporma.
Samtang nagkunhod ang mga gidak-on sa feature, ang proseso sa isotropic diffusion nagpaposible sa mga dopant nga mokatap sa pikas bahin sa shield oxide layer, hinungdan sa mga shorts tali sa mga kasikbit nga rehiyon.
Gawas sa pipila ka mga espesyal nga gamit (sama sa long-term diffusion aron maporma ang uniporme nga gipang-apod-apod nga high-voltage resistant nga mga lugar), ang proseso sa pagsabwag anam-anam nga gipulihan sa ion implantation.
Bisan pa, sa henerasyon sa teknolohiya nga ubos sa 10nm, tungod kay ang gidak-on sa Fin sa three-dimensional fin field-effect transistor (FinFET) nga aparato gamay ra, ang ion implantation makadaot sa gamay nga istruktura niini. Ang paggamit sa solid source diffusion nga proseso mahimong makasulbad niini nga problema.
2.3 Proseso sa pagkadaot
Ang proseso sa annealing gitawag usab nga thermal annealing. Ang proseso mao ang pagbutang sa silicon wafer sa taas nga temperatura nga palibot sa usa ka piho nga yugto sa panahon aron mabag-o ang microstructure sa ibabaw o sa sulod sa silicon wafer aron makab-ot ang usa ka piho nga katuyoan sa proseso.
Ang labing kritikal nga mga parameter sa proseso sa pag-anil mao ang temperatura ug oras. Kon mas taas ang temperatura ug mas taas ang panahon, mas taas ang thermal budget.
Sa aktuwal nga integrated circuit manufacturing nga proseso, ang thermal budget hugot nga gikontrol. Kung adunay daghang mga proseso sa annealing sa dagan sa proseso, ang badyet sa thermal mahimong ipahayag ingon ang superposisyon sa daghang mga pagtambal sa kainit.
Bisan pa, uban ang miniaturization sa mga node sa proseso, ang gitugot nga thermal nga badyet sa tibuuk nga proseso mahimong mas gamay ug mas gamay, nga mao, ang temperatura sa taas nga temperatura nga proseso sa kainit mahimong mas ubos ug ang oras mahimong mas mubo.
Kasagaran, ang proseso sa annealing gihiusa sa ion implantation, thin film deposition, metal silicide formation ug uban pang mga proseso. Ang labing komon mao ang thermal annealing human sa ion implantation.
Ang pag-implant sa ion maka-epekto sa mga atomo sa substrate, hinungdan nga sila mabulag gikan sa orihinal nga istruktura sa lattice ug makadaot sa substrate lattice. Ang thermal annealing mahimo’g ayohon ang kadaot sa lattice nga gipahinabo sa pag-implant sa ion ug mahimo usab nga ibalhin ang gitanom nga mga atomo sa kahugawan gikan sa mga kal-ang sa lattice ngadto sa mga site sa lattice, sa ingon ma-aktibo kini.
Ang temperatura nga gikinahanglan alang sa pag-ayo sa kadaot sa lattice maoy mga 500°C, ug ang temperatura nga gikinahanglan alang sa pagpaaktibo sa kahugaw maoy mga 950°C. Sa teorya, kung mas taas ang oras sa pag-annea ug labi ka taas ang temperatura, labi ka taas ang rate sa pagpaaktibo sa mga hugaw, apan labi ka taas nga badyet sa thermal modala sa sobra nga pagsabwag sa mga hugaw, nga maghimo sa proseso nga dili makontrol ug sa katapusan hinungdan sa pagkadaot sa pasundayag sa aparato ug circuit.
Busa, sa pag-uswag sa teknolohiya sa paggama, ang tradisyonal nga dugay nga pag-annea sa hurno hinayhinay nga gipulihan sa paspas nga thermal annealing (RTA).
Sa proseso sa paggama, ang pipila ka piho nga mga pelikula kinahanglan nga moagi sa usa ka thermal annealing nga proseso pagkahuman sa pagdeposito aron mabag-o ang piho nga pisikal o kemikal nga mga kabtangan sa pelikula. Pananglitan, ang usa ka luag nga pelikula mahimong dasok, nga mag-usab sa iyang uga o basa nga rate sa etching;
Ang laing sagad nga gigamit nga proseso sa pag-anil mahitabo sa panahon sa pagporma sa metal silicide. Ang mga salida sa metal sama sa cobalt, nickel, titanium, ug uban pa gisabwag sa ibabaw sa silicon wafer, ug human sa paspas nga thermal annealing sa medyo ubos nga temperatura, ang metal ug silicon mahimong usa ka alloy.
Ang pila nga mga metal nagporma lainlain nga mga hugna sa haluang metal ubos sa lainlaing mga kondisyon sa temperatura. Kasagaran, gilauman nga maporma ang usa ka bahin sa haluang metal nga adunay ubos nga pagsukol sa kontak ug pagsukol sa lawas sa panahon sa proseso.
Sumala sa lainlaing mga kinahanglanon sa badyet sa thermal, ang proseso sa pag-annea gibahin sa taas nga temperatura nga pag-annea sa hudno ug paspas nga pag-annea sa kainit.
- Taas nga temperatura hudno tube annealing:
Kini usa ka tradisyonal nga pamaagi sa pag-anil nga adunay taas nga temperatura, taas nga oras sa pag-annea ug taas nga badyet.
Sa pipila ka mga espesyal nga proseso, sama sa oxygen injection isolation technology alang sa pag-andam sa SOI substrates ug deep-well diffusion nga mga proseso, kini kaylap nga gigamit. Ang ingon nga mga proseso sa kasagaran nanginahanglan usa ka mas taas nga badyet sa thermal aron makakuha usa ka hingpit nga lattice o parehas nga pag-apod-apod sa kahugawan.
- Rapid Thermal Annealing:
Kini ang proseso sa pagproseso sa mga silicon wafer pinaagi sa hilabihan ka paspas nga pagpainit/pagpabugnaw ug mubo nga pagpuyo sa gipunting nga temperatura, usahay gitawag usab nga Rapid Thermal Processing (RTP).
Sa proseso sa pagporma sa mga ultra-shallow junctions, ang paspas nga thermal annealing nakab-ot ang usa ka kompromiso nga pag-optimize tali sa pag-ayo sa depekto sa lattice, pagpaaktibo sa kahugawan, ug pagminus sa pagsabwag sa kahugawan, ug kinahanglanon sa proseso sa paghimo sa mga advanced nga node sa teknolohiya.
Ang proseso sa pagtaas / pagkahulog sa temperatura ug ang mubo nga pagpabilin sa target nga temperatura nga magkauban naglangkob sa thermal budget sa paspas nga thermal annealing.
Ang tradisyonal nga paspas nga thermal annealing adunay temperatura nga mga 1000 ° C ug molungtad mga segundo. Sa bag-ohay nga mga tuig, ang mga kinahanglanon alang sa paspas nga thermal annealing nahimong labi ka higpit, ug ang flash annealing, spike annealing, ug laser annealing anam-anam nga naugmad, nga ang mga oras sa annealing moabot sa milliseconds, ug bisan ang pag-uswag padulong sa microseconds ug sub-microseconds.
3 . Tulo ka kagamitan sa proseso sa pagpainit
3.1 Mga kagamitan sa pagsabwag ug oksihenasyon
Ang proseso sa pagsabwag nag-una naggamit sa prinsipyo sa thermal diffusion ubos sa taas nga temperatura (kasagaran 900-1200 ℃) nga mga kondisyon aron ilakip ang mga elemento sa kahugawan ngadto sa silicon substrate sa gikinahanglan nga giladmon aron mahatagan kini og usa ka piho nga pag-apod-apod sa konsentrasyon, aron mabag-o ang elektrikal nga mga kabtangan sa materyal ug maporma ang istruktura sa aparato nga semiconductor.
Sa silicon integrated circuit nga teknolohiya, ang proseso sa pagsabwag gigamit sa paghimo sa PN junctions o mga sangkap sama sa resistors, capacitors, interconnect wiring, diodes ug transistors sa integrated circuits, ug gigamit usab alang sa pag-inusara tali sa mga sangkap.
Tungod sa kawalay katakus nga tukma nga makontrol ang pag-apod-apod sa konsentrasyon sa doping, ang proseso sa pagsabwag anam-anam nga gipulihan sa proseso sa doping nga implantation sa ion sa paghimo sa mga integrated circuit nga adunay mga diametro nga wafer nga 200 mm pataas, apan ang gamay nga kantidad gigamit gihapon sa bug-at. mga proseso sa doping.
Ang tradisyonal nga mga kagamitan sa pagsabwag kasagaran nga pinahigda nga mga hurno sa pagsabwag, ug adunay usa usab ka gamay nga gidaghanon sa mga bertikal nga pagsabwag nga mga hurnohan.
Horizontal diffusion furnace:
Kini usa ka kagamitan sa pagtambal sa kainit nga kaylap nga gigamit sa proseso sa pagsabwag sa mga integrated circuit nga adunay diyametro nga wafer nga wala’y 200mm. Ang mga kinaiya niini mao nga ang heating furnace body, reaction tube ug quartz boat nga nagdala sa mga wafer gibutang tanan nga pinahigda, mao nga kini adunay proseso nga mga kinaiya sa maayo nga pagkaparehas tali sa mga tinapay.
Dili lamang kini usa sa importante nga front-end nga kagamitan sa integrated circuit production line, apan kaylap nga gigamit sa diffusion, oxidation, annealing, alloying ug uban pang mga proseso sa mga industriya sama sa discrete devices, power electronic devices, optoelectronic devices ug optical fibers .
Vertical diffusion furnace:
Kasagaran nagtumong sa usa ka batch heat treatment equipment nga gigamit sa integrated circuit process para sa mga wafer nga may diyametro nga 200mm ug 300mm, nga kasagarang nailhan nga vertical nga hurnohan.
Ang mga bahin sa istruktura sa bertikal nga pagsabwag nga hurno mao nga ang heating furnace body, reaction tube ug quartz boat nga nagdala sa wafer gibutang tanan nga vertically, ug ang wafer gibutang nga pinahigda. Kini adunay mga kinaiya sa maayo nga pagkaparehas sulod sa wafer, taas nga lebel sa automation, ug stable nga performance sa sistema, nga makatubag sa mga panginahanglan sa dako nga integrated circuit production lines.
Ang bertikal nga diffusion furnace usa sa hinungdanon nga kagamitan sa linya sa produksiyon sa semiconductor integrated circuit ug sagad usab nga gigamit sa mga may kalabutan nga proseso sa natad sa mga power electronic device (IGBT) ug uban pa.
Ang vertical diffusion furnace magamit sa mga proseso sa oksihenasyon sama sa dry oxygen oxidation, hydrogen-oxygen synthesis oxidation, silicon oxynitride oxidation, ug thin film growth nga proseso sama sa silicon dioxide, polysilicon, silicon nitride (Si3N4), ug atomic layer deposition.
Kasagaran usab kini nga gigamit sa taas nga temperatura nga pag-annealing, pagsagol sa tumbaga ug mga proseso sa pag-alloy. Sa termino sa proseso sa pagsabwag, ang mga bertikal nga diffusion furnace usahay gigamit usab sa bug-at nga mga proseso sa doping.
3.2 Dali nga kagamitan sa pag-anil
Ang Rapid Thermal Processing (RTP) nga ekipo usa ka single-wafer heat treatment equipment nga daling makapataas sa temperatura sa wafer ngadto sa temperatura nga gikinahanglan sa proseso (200-1300°C) ug makapabugnaw niini dayon. Ang pagpainit / pagpabugnaw rate kasagaran 20-250 ° C / s.
Gawas pa sa usa ka halapad nga mga gigikanan sa enerhiya ug oras sa pag-annealing, ang kagamitan sa RTP adunay uban pang maayo kaayo nga pasundayag sa proseso, sama sa maayo kaayo nga pagkontrol sa badyet sa thermal ug labi ka maayo nga pagkaparehas sa nawong (labi na sa mga dagko nga wafers), pag-ayo sa kadaot sa wafer tungod sa pagtanum sa ion, ug daghang mga lawak mahimong modagan sa lain-laing mga lakang sa proseso nga dungan.
Dugang pa, ang mga kagamitan sa RTP mahimo nga dali ug dali nga magbag-o ug mag-adjust sa mga gas sa proseso, aron daghang mga proseso sa pagtambal sa kainit makompleto sa parehas nga proseso sa pagtambal sa kainit.
Ang kagamitan sa RTP kasagarang gigamit sa paspas nga thermal annealing (RTA). Human sa ion implantation, RTP equipment gikinahanglan aron ayohon ang kadaot nga gipahinabo sa ion implantation, pagpaaktibo sa doped protons ug epektibong makapugong sa pagsabwag sa kahugawan.
Sa kinatibuk-an, ang temperatura alang sa pag-ayo sa mga depekto sa lattice mga 500 ° C, samtang ang 950 ° C gikinahanglan alang sa pagpaaktibo sa doped atoms. Ang pagpaaktibo sa mga hugaw adunay kalabutan sa oras ug temperatura. Kon mas taas ang panahon ug mas taas ang temperatura, mas hingpit nga ma-activate ang mga hugaw, apan dili kini makapugong sa pagsabwag sa mga hugaw.
Tungod kay ang mga kagamitan sa RTP adunay mga kinaiya sa paspas nga pagtaas sa temperatura / pagkahulog ug mubo nga gidugayon, ang proseso sa annealing pagkahuman sa pag-implant sa ion mahimo’g makab-ot ang labing kaayo nga pagpili sa parameter taliwala sa pag-ayo sa depekto sa lattice, pagpaaktibo sa kahugawan ug pagpugong sa pagsabwag sa kahugawan.
Ang RTA kasagarang gibahin sa mosunod nga upat ka mga kategoriya:
(1)Spike Annealing
Ang kinaiya niini mao nga kini nagpunting sa paspas nga proseso sa pagpainit/pagpabugnaw, apan sa batakan walay proseso sa pagpreserba sa kainit. Ang spike annealing nagpabilin sa taas nga temperatura nga punto sa mubo nga panahon, ug ang panguna nga gimbuhaton niini mao ang pagpaaktibo sa mga elemento sa doping.
Sa aktuwal nga mga aplikasyon, ang wafer magsugod sa pagpainit paspas gikan sa usa ka piho nga stable standby temperatura punto ug diha-diha dayon mobugnaw human sa pagkab-ot sa target nga temperatura punto.
Tungod kay ang oras sa pagmentinar sa target nga temperatura nga punto (ie, ang peak temperature point) mubo ra kaayo, ang proseso sa pag-annealing mahimong mapadako ang lebel sa pagpaaktibo sa kahugawan ug mamenosan ang lebel sa pagsabwag sa kahugawan, samtang adunay maayo nga depekto nga mga kinaiya sa pag-ayo sa annealing, nga moresulta sa mas taas. kalidad sa bonding ug ubos nga leakage nga kasamtangan.
Ang spike annealing kaylap nga gigamit sa ultra-shallow junction nga mga proseso human sa 65nm. Ang mga parameter sa proseso sa spike annealing nag-una naglakip sa peak temperature, peak dwell time, temperature divergence ug wafer resistance human sa proseso.
Ang mas mubo nga peak nga panahon sa pinuy-anan, mas maayo. Nag-una kini nagdepende sa rate sa pagpainit / pagpabugnaw sa sistema sa pagkontrol sa temperatura, apan ang gipili nga proseso sa atmospera sa gas usahay adunay usa ka piho nga epekto niini.
Pananglitan, ang helium adunay gamay nga atomic volume ug paspas nga pagsabwag nga rate, nga makatabang sa paspas ug parehas nga pagbalhin sa kainit ug makapakunhod sa peak width o peak residence time. Busa, ang helium usahay gipili aron makatabang sa pagpainit ug pagpabugnaw.
(2)Lamp Annealing
Ang teknolohiya sa lamp annealing kaylap nga gigamit. Ang mga lampara sa halogen kasagarang gigamit isip paspas nga pag-anil sa init nga mga tinubdan. Ang ilang taas nga pagpainit / pagpabugnaw nga mga rate ug tukma nga pagkontrol sa temperatura makatubag sa mga kinahanglanon sa mga proseso sa paggama nga labaw sa 65nm.
Bisan pa, dili kini hingpit nga makab-ot ang higpit nga mga kinahanglanon sa proseso sa 45nm (pagkahuman sa proseso sa 45nm, kung ang kontak sa nickel-silicon sa logic LSI mahitabo, ang wafer kinahanglan nga dali nga gipainit gikan sa 200 ° C hangtod sa 1000 ° C sa sulod sa milliseconds, mao nga gikinahanglan ang laser annealing).
(3)Laser Annealing
Ang laser annealing mao ang proseso sa direkta nga paggamit sa laser aron dali nga madugangan ang temperatura sa nawong sa wafer hangtod nga kini igo na aron matunaw ang kristal nga silikon, nga naghimo niini nga labi ka aktibo.
Ang mga bentaha sa laser annealing mao ang hilabihan ka paspas nga pagpainit ug sensitibo nga kontrol. Wala kini magkinahanglan og pagpainit sa filament ug wala'y mga problema sa paglangan sa temperatura ug kinabuhi sa filament.
Bisan pa, gikan sa usa ka teknikal nga punto sa pagtan-aw, ang laser annealing adunay leakage nga kasamtangan ug nahabilin nga mga problema sa depekto, nga adunay usa usab nga epekto sa pasundayag sa aparato.
(4)Flash Annealing
Ang flash annealing usa ka teknolohiya sa annealing nga naggamit sa high-intensity radiation aron mahimo ang spike annealing sa mga wafer sa usa ka piho nga preheat nga temperatura.
Ang wafer gipainit sa 600-800 ° C, ug dayon ang high-intensity radiation gigamit alang sa mubo nga oras nga pag-iilaw sa pulso. Sa diha nga ang kinapungkayan nga temperatura sa wafer makaabot sa gikinahanglan nga annealing temperature, ang radiation gipalong dayon.
Ang kagamitan sa RTP labi nga gigamit sa advanced integrated circuit manufacturing.
Dugang sa kaylap nga gigamit sa mga proseso sa RTA, ang kagamitan sa RTP nagsugod na usab nga gamiton sa paspas nga thermal oxidation, paspas nga thermal nitridation, paspas nga thermal diffusion, paspas nga kemikal nga alisngaw nga deposition, ingon man ang metal silicide generation ug epitaxial nga mga proseso.
———————————————————————————————————————————————— ——
Makahatag ang Semiceramga bahin sa graphite,humok/tig-a nga gibati,mga bahin sa silicon carbide,Mga bahin sa CVD silicon carbide, ugSiC / TaC adunay sapaw nga mga bahinnga adunay bug-os nga proseso sa semiconductor sa 30 ka adlaw.
Kung interesado ka sa mga produkto sa semiconductor sa ibabaw,palihug ayaw pagpanuko sa pagkontak kanamo sa unang higayon.
Tel: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Oras sa pag-post: Ago-27-2024