1. Шолу
Жылыту, сонымен қатар термиялық өңдеу деп аталады, әдетте алюминийдің балқу температурасынан жоғары, жоғары температурада жұмыс істейтін өндіріс процедураларына жатады.
Қыздыру процесі әдетте жоғары температуралы пеште жүзеге асырылады және жартылай өткізгіш өндірісіндегі кристалдық ақауларды жөндеу үшін тотығу, қоспаның диффузиясы және күйдіру сияқты негізгі процестерді қамтиды.
Тотығу: бұл кремний пластинасы жоғары температурада термиялық өңдеу үшін оттегі немесе су буы сияқты тотықтырғыштар атмосферасына орналастырылып, кремний пластинкасының бетінде оксидті қабықша түзу үшін химиялық реакция тудыратын процесс.
Қоспаның диффузиясы: кремний материалының электрлік қасиеттерін өзгерте отырып, белгілі бір концентрацияға ие болу үшін технологиялық талаптарға сәйкес кремний субстратына қоспа элементтерін енгізу үшін жоғары температура жағдайында термиялық диффузия принциптерін пайдалануды білдіреді.
Күйдіру иондық имплантациядан туындаған тор ақауларын жөндеу үшін иондық имплантациядан кейін кремний пластинасын қыздыру процесін білдіреді.
Тотығу/диффузия/жаю үшін қолданылатын жабдықтың үш негізгі түрі бар:
- Көлденең пеш;
- тік пеш;
- Жылдам қыздыру пеші: жылдам термиялық өңдеу жабдықтары
Дәстүрлі термиялық өңдеу процестері негізінен иондық имплантациядан болатын зақымдануды жою үшін ұзақ мерзімді жоғары температуралық өңдеуді пайдаланады, бірақ оның кемшіліктері ақауларды толық жою және имплантацияланған қоспаларды белсендіру тиімділігінің төмендігі болып табылады.
Сонымен қатар, жоғары күйдіру температурасы мен ұзақ уақытқа байланысты қоспалардың қайта бөлінуі орын алуы мүмкін, бұл қоспалардың көп мөлшерін диффузияға әкеледі және таяз түйіспелер мен тар қоспалардың таралуы талаптарына сәйкес келмейді.
Жылдам термиялық өңдеу (RTP) жабдығын пайдалана отырып, ионды пластиналарды жылдам термиялық күйдіру өте қысқа мерзімде бүкіл пластинаны белгілі бір температураға дейін (негізінен 400-1300°С) қыздыратын термиялық өңдеу әдісі болып табылады.
Пешті қыздырумен жасытумен салыстырғанда, оның артықшылығы азырақ жылу бюджеті, допинг аймағындағы қоспалар қозғалысының аз диапазоны, аз ластану және қысқа өңдеу уақыты.
Жылдам термиялық жасыту процесі әртүрлі энергия көздерін пайдалана алады, ал жасыту уақытының диапазоны өте кең (100-ден 10-9 с дейін, мысалы, лампамен жасыту, лазерлік күйдіру және т.б.). Ол қоспалардың қайта бөлінуін тиімді басатын кезде қоспаларды толығымен белсендіре алады. Қазіргі уақытта ол диаметрі 200 мм-ден асатын пластинаның жоғары сапалы интегралды схемаларды өндіру процестерінде кеңінен қолданылады.
2. Екінші қыздыру процесі
2.1 Тотығу процесі
Интегралды схемаларды өндіру процесінде кремний тотығы қабықшаларын қалыптастырудың екі әдісі бар: термиялық тотығу және тұндыру.
Тотығу процесі кремний пластинкаларының бетінде термиялық тотығу арқылы SiO2 түзілу процесін айтады. Термиялық тотығу нәтижесінде пайда болған SiO2 пленкасы өзінің жоғары электрлік оқшаулау қасиеттеріне және процестің орындылығына байланысты интегралды схемаларды өндіру процесінде кеңінен қолданылады.
Оның ең маңызды қолданбалары мыналар:
- Құрылғыларды сызаттар мен ластанудан қорғаңыз;
- Зарядталған тасымалдаушылардың өрістік оқшаулануын шектеу (беттік пассивация);
- Қақпа тотығы немесе сақтау ұяшық құрылымдарындағы диэлектрлік материалдар;
- Допинг кезінде импланттарды маскалау;
- Металл өткізгіш қабаттар арасындағы диэлектрлік қабат.
(1)Құрылғыны қорғау және оқшаулау
Вафли (кремний пластинасы) бетінде өсірілген SiO2 кремний ішіндегі сезімтал құрылғыларды оқшаулау және қорғау үшін тиімді тосқауыл қабаты ретінде қызмет ете алады.
SiO2 қатты және кеуекті емес (тығыз) материал болғандықтан, оны кремний бетіндегі белсенді құрылғыларды тиімді оқшаулау үшін пайдалануға болады. Қатты SiO2 қабаты кремний пластинасын сызаттардан және өндіріс процесінде болуы мүмкін зақымданудан қорғайды.
(2)Беттік пассивация
Беттік пассивация Термалды түрде өсірілген SiO2-нің басты артықшылығы оның салбырап тұрған байланыстарын шектеу арқылы кремнийдің беттік күйінің тығыздығын төмендетуі мүмкін, бұл әсер беттік пассивация деп аталады.
Ол электрлік тозуды болдырмайды және ылғалдан, иондардан немесе басқа сыртқы ластаушы заттардан туындаған ағып кету тогының жолын азайтады. Қатты SiO2 қабаты Si-ны сызаттардан және өндірістен кейінгі процесс кезінде орын алуы мүмкін зақымданудан қорғайды.
Si бетінде өскен SiO2 қабаты Si бетіндегі электрлік белсенді ластаушы заттарды (жылжымалы ионды ластану) байланыстыра алады. Пассивация қосылыс құрылғыларының ағып кету тогын бақылау және тұрақты қақпа оксидтерін өсіру үшін де маңызды.
Жоғары сапалы пассивация қабаты ретінде оксид қабатының біркелкі қалыңдығы, саңылаулары мен бос жерлері жоқ сияқты сапа талаптары бар.
Si беттік пассивация қабаты ретінде оксидті қабатты қолданудың тағы бір факторы оксид қабатының қалыңдығы болып табылады. Кремний бетінде зарядтың жинақталуына байланысты металл қабатының зарядталуын болдырмау үшін оксид қабаты жеткілікті қалың болуы керек, бұл қарапайым конденсаторлардың зарядты сақтау және бұзу сипаттамаларына ұқсас.
SiO2 де Si-ге өте ұқсас термиялық кеңею коэффициентіне ие. Кремний пластиналары жоғары температура процестері кезінде кеңейеді және салқындату кезінде жиырылады.
SiO2 термиялық процесс кезінде кремний пластинаның деформациясын барынша азайтатын Si жылдамдығына өте жақын жылдамдықпен кеңейеді немесе жиырылады. Бұл сонымен қатар пленка кернеуіне байланысты кремний бетінен оксидті қабықтың бөлінуін болдырмайды.
(3)Қақпа оксиді диэлектригі
MOS технологиясында ең жиі қолданылатын және маңызды қақпа оксиді құрылымы үшін диэлектрлік материал ретінде өте жұқа оксидті қабат пайдаланылады. Қақпа тотығы қабаты мен оның астындағы Si жоғары сапалы және тұрақтылық сипаттамаларына ие болғандықтан, қақпа оксиді қабаты әдетте термиялық өсу арқылы алынады.
SiO2 жоғары диэлектрлік беріктікке (107В/м) және жоғары кедергіге (шамамен 1017Ω·см) ие.
MOS құрылғыларының сенімділігінің кілті - қақпа оксиді қабатының тұтастығы. MOS құрылғыларындағы қақпа құрылымы ток ағынын басқарады. Бұл оксид далалық әсер ету технологиясына негізделген микрочиптердің қызметі үшін негіз болғандықтан,
Сондықтан жоғары сапалы, тамаша қабықша қалыңдығының біркелкілігі және қоспалардың болмауы оның негізгі талаптары болып табылады. Қақпа тотығы құрылымының жұмысын нашарлатуы мүмкін кез келген ластануды қатаң бақылау керек.
(4)Допинг кедергісі
SiO2 кремний бетін селективті қоспалау үшін тиімді маска қабаты ретінде пайдаланылуы мүмкін. Кремний бетінде оксид қабаты пайда болғаннан кейін, масканың мөлдір бөлігіндегі SiO2 легирленген материал кремний пластинасына кіре алатын терезені қалыптастыру үшін оюланады.
Терезе жоқ жерлерде оксид кремний бетін қорғай алады және қоспалардың диффузиялануын болдырмайды, осылайша қоспаларды таңдамалы имплантациялауға мүмкіндік береді.
Қоспалар Si-мен салыстырғанда SiO2-де баяу қозғалады, сондықтан қоспаларды блоктау үшін тек жұқа оксид қабаты қажет (бұл жылдамдық температураға байланысты екенін ескеріңіз).
Жұқа оксид қабатын (мысалы, қалыңдығы 150 Å) кремний бетінің зақымдануын азайту үшін қолдануға болатын иондық имплантация қажет аймақтарда да қолдануға болады.
Ол сондай-ақ арналық әсерді азайту арқылы қоспаларды имплантациялау кезінде түйісу тереңдігін жақсырақ басқаруға мүмкіндік береді. Имплантациядан кейін кремний бетін қайтадан тегіс ету үшін оксидті фтор қышқылымен таңдап алып тастауға болады.
(5)Металл қабаттары арасындағы диэлектрлік қабат
SiO2 қалыпты жағдайда электр тогын өткізбейді, сондықтан ол микрочиптердегі металл қабаттар арасындағы тиімді изолятор болып табылады. SiO2 жоғарғы металл қабаты мен төменгі металл қабаты арасындағы қысқа тұйықталуды болдырмайды, сымдағы изолятор қысқа тұйықталуды болдырмайды.
Оксидке қойылатын сапа талабы - оның саңылаулары мен бос жерлері болмауы. Ол ластану диффузиясын жақсырақ азайтуға мүмкіндік беретін тиімдірек сұйықтық алу үшін жиі легирленген. Ол әдетте термиялық өсуден гөрі химиялық буларды тұндыру арқылы алынады.
Реакция газына байланысты тотығу процесі әдетте келесіге бөлінеді:
- Құрғақ оттегінің тотығуы: Si + O2→SiO2;
- Ылғалды оттегі тотығуы: 2H2O (су буы) + Si→SiO2+2H2;
- Хлор қосылатын тотығу: тотығу жылдамдығын және оксид қабатының сапасын жақсарту үшін оттегіге хлор газы, мысалы, хлорсутек (HCl), дихлорэтилен DCE (C2H2Cl2) немесе оның туындылары қосылады.
(1)Құрғақ оттегінің тотығу процесі: Реакция газындағы оттегі молекулалары бұрыннан қалыптасқан оксид қабаты арқылы диффузияланады, SiO2 мен Si арасындағы интерфейске жетеді, Si-мен әрекеттеседі, содан кейін SiO2 қабатын құрайды.
Құрғақ оттегі тотығуымен дайындалған SiO2 тығыз құрылымға, біркелкі қалыңдыққа, инъекцияға және диффузияға арналған күшті маскировка қабілетіне және жоғары технологиялық қайталануға ие. Оның кемшілігі - өсу қарқыны баяу.
Бұл әдіс әдетте қақпалы диэлектрлік тотығу, жұқа буферлік қабаттың тотығуы сияқты жоғары сапалы тотығу үшін немесе қалың буферлік қабаттың тотығуы кезінде тотығуды бастау және тотығуды тоқтату үшін қолданылады.
(2)Ылғалды оттегінің тотығу процесі: Су буы тікелей оттегімен тасымалдана алады немесе оны сутегі мен оттегінің реакциясы арқылы алуға болады. Тотығу жылдамдығын сутегінің немесе су буының оттегіге ішінара қысым қатынасын реттеу арқылы өзгертуге болады.
Қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін сутегі мен оттегінің қатынасы 1,88:1-ден аспауы керек екенін ескеріңіз. Ылғалды оттегінің тотығуы реакция газында оттегінің де, су буының да болуына байланысты, ал су буы жоғары температурада сутегі оксидіне (HO) ыдырайды.
Кремний оксидіндегі сутегі оксидінің диффузия жылдамдығы оттегінен әлдеқайда жылдам, сондықтан ылғалды оттегінің тотығу жылдамдығы құрғақ оттегінің тотығу жылдамдығынан шамамен бір рет жоғары.
(3)Хлор қосылған тотығу процесі: Тотығу жылдамдығын және оксид қабатының сапасын жақсарту үшін дәстүрлі құрғақ оттегі тотығуына және ылғалды оттегі тотығуына қосымша, хлорлы сутегі (HCl), дихлорэтилен DCE (C2H2Cl2) немесе оның туындылары сияқты хлор газын оттегіге қосуға болады. .
Тотығу жылдамдығының жоғарылауының негізгі себебі тотығу үшін хлорды қосқанда әрекеттесуші заттың құрамында тотығуды тездететін су буы ғана емес, сонымен қатар хлор Si және SiO2 арасындағы шекара маңында жиналады. Оттегінің қатысуымен хлорсилиций қосылыстары тотығуды катализдейтін кремний оксидіне оңай айналады.
Оксидті қабаттың сапасын жақсартудың негізгі себебі, оксид қабатындағы хлор атомдары натрий иондарының белсенділігін тазарта алады, сол арқылы жабдықтың және технологиялық шикізаттың натрий иондарымен ластануынан туындаған тотығу ақауларын азайтады. Сондықтан хлор қоспасы құрғақ оттегі тотығу процестерінің көпшілігіне қатысады.
2.2 Диффузия процесі
Дәстүрлі диффузия деп заттардың концентрациясы жоғары аймақтардан төмен концентрациялы аймақтарға біркелкі тарағанға дейін тасымалдануын айтады. Диффузия процесі Фик заңы бойынша жүреді. Диффузия екі немесе одан да көп заттар арасында болуы мүмкін, ал әртүрлі аймақтар арасындағы концентрация мен температура айырмашылығы заттардың таралуын біркелкі тепе-теңдік күйге келтіреді.
Жартылай өткізгіш материалдардың ең маңызды қасиеттерінің бірі олардың өткізгіштігін әр түрлі типтегі қоспаларды немесе концентрациясын қосу арқылы реттеуге болады. Интегралды схемаларды өндіруде бұл процесс әдетте допинг немесе диффузиялық процестер арқылы жүзеге асырылады.
Дизайн мақсаттарына байланысты кремний, германий немесе III-V қосылыстары сияқты жартылай өткізгіш материалдар донорлық қоспалармен немесе акцепторлық қоспалармен легирлеу арқылы N-типті немесе P-типті екі түрлі жартылай өткізгіш қасиеттерді ала алады.
Жартылай өткізгішті қоспалау негізінен екі әдіс арқылы жүзеге асырылады: диффузиялық немесе иондық имплантация, әрқайсысының өзіндік сипаттамалары бар:
Диффузиялық легирлеудің құны азырақ, бірақ легирленген материалдың концентрациясы мен тереңдігін дәл бақылау мүмкін емес;
Иондарды имплантациялау салыстырмалы түрде қымбат болса да, ол қоспа концентрациясының профилін дәл бақылауға мүмкіндік береді.
1970 жылдарға дейін интегралды схема графикасының мүмкіндіктерінің өлшемі 10 мкм деңгейінде болды және дәстүрлі жылу диффузиялық технологиясы әдетте допинг үшін пайдаланылды.
Диффузия процесі негізінен жартылай өткізгіш материалдарды модификациялау үшін қолданылады. Жартылай өткізгіш материалдарға әртүрлі заттарды диффузиялау арқылы олардың өткізгіштігін және басқа физикалық қасиеттерін өзгертуге болады.
Мысалы, бордың үш валентті элементін кремнийге диффузиялау арқылы Р типті жартылай өткізгіш түзіледі; бес валентті элементтерді фосфорды немесе мышьякты қоспалау арқылы N-типті жартылай өткізгіш түзіледі. Тесіктері көп Р-типті жартылай өткізгіш электрондары көп N-типті жартылай өткізгішпен жанасқанда, PN өтуі пайда болады.
Функция өлшемдері кішірейген сайын изотропты диффузия процесі қоспалардың қалқан оксиді қабатының екінші жағына диффузиялануына мүмкіндік береді, бұл көрші аймақтар арасында қысқа тұйықталулар тудырады.
Кейбір арнайы қолдануларды қоспағанда (мысалы, біркелкі бөлінген жоғары вольтты төзімді аймақтарды қалыптастыру үшін ұзақ мерзімді диффузия), диффузия процесі біртіндеп ион имплантациясымен ауыстырылды.
Дегенмен, 10 нм-ден төмен технология генерациясында, үш өлшемді өрістік транзистордағы (FinFET) финнің өлшемі өте кішкентай болғандықтан, иондық имплантация оның кішкентай құрылымын зақымдайды. Қатты көздің диффузиялық процесін пайдалану бұл мәселені шешуі мүмкін.
2.3 Деградация процесі
Жасыту процесі термиялық күйдіру деп те аталады. Процесс белгілі бір технологиялық мақсатқа жету үшін кремний пластинкасының бетіндегі немесе ішіндегі микроқұрылымды өзгерту үшін белгілі бір уақыт аралығында кремний пластинасын жоғары температуралы ортаға орналастыру болып табылады.
Жасыту процесінің ең маңызды параметрлері температура мен уақыт болып табылады. Температура неғұрлым жоғары болса және уақыт ұзағырақ болса, жылу бюджеті соғұрлым жоғары болады.
Нақты интегралды схемаларды өндіру процесінде жылу бюджеті қатаң бақыланады. Технологиялық ағында бірнеше жасыту процестері болса, жылу бюджетін бірнеше термиялық өңдеулердің суперпозициясы ретінде көрсетуге болады.
Дегенмен, технологиялық түйіндерді миниатюризациялау кезінде бүкіл процестегі рұқсат етілген жылу бюджеті азаяды және азаяды, яғни жоғары температуралық термиялық процестің температурасы төмендейді және уақыт қысқарады.
Әдетте, жасыту процесі иондарды имплантациялаумен, жұқа қабықпен тұндырумен, металл силицидті қалыптастырумен және басқа процестермен біріктіріледі. Ең көп таралғаны - иондық имплантациядан кейінгі термиялық күйдіру.
Ионды имплантациялау субстрат атомдарына әсер етіп, олардың бастапқы тор құрылымынан ажырап, субстрат торына зақым келтіреді. Термиялық жасыту иондық имплантациядан туындаған тордың зақымдалуын жөндей алады, сонымен қатар имплантацияланған қоспа атомдарын тор саңылауларынан тор алаңдарына жылжыта алады, осылайша оларды белсендіреді.
Тордың зақымдалуын жөндеуге қажетті температура шамамен 500°C, ал қоспаны белсендіру үшін қажетті температура шамамен 950°C. Теориялық тұрғыдан, жасыту уақыты ұзағырақ және температура неғұрлым жоғары болса, қоспалардың белсендіру жылдамдығы соғұрлым жоғары болады, бірақ тым жоғары жылу бюджеті қоспалардың шамадан тыс диффузиясына әкеледі, бұл процесті бақыланбайтын етеді және сайып келгенде, құрылғы мен тізбек өнімділігінің нашарлауына әкеледі.
Сондықтан, өндіріс технологиясының дамуымен дәстүрлі ұзақ мерзімді пешті жасыту бірте-бірте жылдам термиялық күйдірумен (RTA) ауыстырылды.
Өндіріс процесінде кейбір арнайы пленкалар пленканың белгілі бір физикалық немесе химиялық қасиеттерін өзгерту үшін тұндырудан кейін термиялық жасыту процесінен өтуі керек. Мысалы, борпылдақ пленка тығыз болады, оның құрғақ немесе дымқыл ою жылдамдығын өзгертеді;
Басқа жиі қолданылатын жасыту процесі металл силицидін қалыптастыру кезінде орын алады. Кобальт, никель, титан және т.б. сияқты металл қабықшалар кремний пластинкасының бетіне шашырайды және салыстырмалы түрде төмен температурада жылдам термиялық күйдіруден кейін металл мен кремний қорытпа түзе алады.
Кейбір металдар әртүрлі температура жағдайында әртүрлі қорытпа фазаларын құрайды. Жалпы алғанда, процесс кезінде контактіге төзімділігі мен дененің кедергісі төмен қорытпа фазасын құруға үміттенеді.
Жылу бюджетінің әртүрлі талаптарына сәйкес, жасыту процесі жоғары температуралы пешті жасытуға және жылдам термиялық күйдіруге бөлінеді.
- Жоғары температуралы пеш құбырын күйдіру:
Бұл жоғары температура, ұзақ күйдіру уақыты және жоғары бюджеті бар дәстүрлі күйдіру әдісі.
Кейбір арнайы процестерде, мысалы, SOI субстраттарын дайындауға арналған оттегі инъекциялық оқшаулау технологиясы және терең ұңғыманың диффузиялық процестері кеңінен қолданылады. Мұндай процестер, әдетте, тамаша торды немесе қоспалардың біркелкі таралуын алу үшін жоғары жылу бюджетін талап етеді.
- Жылдам термиялық күйдіру:
Бұл кремний пластинкаларын өте жылдам қыздыру/салқындату және мақсатты температурада қысқа тұру арқылы өңдеу процесі, кейде оны жылдам термиялық өңдеу (RTP) деп те атайды.
Өте таяз түйіспелерді қалыптастыру процесінде жылдам термиялық жасыту тор ақауларын жөндеу, қоспаларды белсендіру және қоспаның диффузиясын азайту арасындағы ымыраға келетін оңтайландыруға қол жеткізеді және озық технология түйіндерін өндіру процесінде қажет.
Температураның көтерілу/төмендеу процесі және мақсатты температурада қысқа тұру бірге жылдам термиялық жасытудың термиялық бюджетін құрайды.
Дәстүрлі жылдам термиялық жасыту шамамен 1000 ° C температураға ие және секундты алады. Соңғы жылдары жылдам термиялық жасытуға қойылатын талаптар барған сайын қатал бола бастады және жарқылмен жасыту, масақпен жасыту және лазерлік жасыту біртіндеп дамыды, жасыту уақыты миллисекундтарға жетеді, тіпті микросекундтар мен микросекундтарға дейін дами бастады.
3 . Үш жылыту технологиялық жабдықтары
3.1 Диффузия және тотығу аппаратурасы
Диффузия процесі негізінен жоғары температура (әдетте 900-1200 ℃) жағдайында термиялық диффузия принципін қолданады, қоспа элементтерін кремний субстратының электрлік қасиеттерін өзгерту үшін қажетті тереңдікте оның белгілі бір концентрациясының таралуын беру үшін енгізеді. материал және жартылай өткізгіш құрылғы құрылымын құрайды.
Кремний интегралдық схемалар технологиясында диффузиялық процесс PN түйіспелерін немесе интегралды схемалардағы резисторлар, конденсаторлар, өзара жалғау сымдары, диодтар мен транзисторлар сияқты компоненттерді жасау үшін қолданылады, сонымен қатар компоненттер арасындағы оқшаулау үшін қолданылады.
Допинг концентрациясының таралуын дәл бақылау мүмкін болмағандықтан, диффузиялық процесс бірте-бірте пластинаның диаметрі 200 мм және одан жоғары интегралды схемаларды өндіруде иондық имплантациялау легирлеу процесімен ауыстырылды, бірақ аз мөлшері әлі де ауыр допингтік процестер.
Дәстүрлі диффузиялық жабдық негізінен көлденең диффузиялық пештер болып табылады, сонымен қатар тік диффузиялық пештердің саны аз.
Көлденең диффузиялық пеш:
Бұл пластинаның диаметрі 200 мм-ден аз интегралды схемалардың диффузиялық процесінде кеңінен қолданылатын термиялық өңдеу жабдығы. Оның сипаттамалары мынада: қыздыру пешінің корпусы, реакциялық түтік және пластиналарды тасымалдайтын кварцты қайық барлығы көлденең орналастырылған, сондықтан ол пластиналар арасындағы жақсы біркелкі процестің сипаттамаларына ие.
Бұл интегралды схемаларды өндіру желісіндегі маңызды алдыңғы жабдықтардың бірі ғана емес, сонымен қатар диффузиялық, тотығу, күйдіру, легірлеу және дискретті құрылғылар, қуатты электронды құрылғылар, оптоэлектрондық құрылғылар және оптикалық талшықтар сияқты салаларда кеңінен қолданылады. .
Тік диффузиялық пеш:
Әдетте тік пеш ретінде белгілі диаметрі 200 мм және 300 мм пластиналар үшін интегралды схема процесінде қолданылатын термиялық өңдеу жабдығына жатады.
Тік диффузиялық пештің құрылымдық ерекшеліктері мынада: қыздыру пешінің корпусы, реакциялық түтік және пластинаны тасымалдайтын кварцты қайық барлығы тігінен, ал пластинаның көлденең орналастырылуы. Ол кең ауқымды интегралды схемаларды өндіру желілерінің қажеттіліктерін қанағаттандыра алатын пластинаның жақсы біркелкілігі, автоматтандырудың жоғары дәрежесі және жүйенің тұрақты өнімділігі сипаттамаларына ие.
Тік диффузиялық пеш жартылай өткізгішті интегралды схемаларды өндіру желісіндегі маңызды жабдықтардың бірі болып табылады және сонымен қатар электрлік электронды құрылғылар (IGBT) және т.б. салалардағы байланысты процестерде жиі қолданылады.
Тік диффузиялық пеш құрғақ оттегі тотығуы, сутегі-оттегі синтезінің тотығуы, кремний оксинитридінің тотығуы және кремний диоксиді, полисилиций, кремний нитриді (Si3N4) және атомдық қабаты сияқты жұқа қабықтың өсу процестері сияқты тотығу процестеріне қолданылады.
Ол сондай-ақ жоғары температурада күйдіру, мыс жасыту және легірлеу процестерінде жиі қолданылады. Диффузия процесі тұрғысынан тік диффузиялық пештер кейде ауыр қоспалау процестерінде де қолданылады.
3.2 Жылдам күйдіру жабдықтары
Жылдам термиялық өңдеу (RTP) жабдығы – пластинаның температурасын процесс талап ететін температураға (200-1300°С) дейін тез көтере алатын және оны тез суытатын бір пластиналы термиялық өңдеу жабдығы. Жылыту/салқындату жылдамдығы әдетте 20-250°C/с құрайды.
Қуат көздерінің кең ауқымынан және күйдіру уақытынан басқа, RTP жабдығы басқа да тамаша технологиялық өнімділікке ие, мысалы, тамаша жылу бюджетін бақылау және жақсырақ бет біркелкілігі (әсіресе үлкен өлшемді пластиналар үшін), ион имплантациясынан туындаған пластинаның зақымдалуын жөндеу және бірнеше камералар әртүрлі процесс қадамдарын бір уақытта орындай алады.
Сонымен қатар, RTP жабдығы технологиялық газдарды икемді және жылдам түрлендіре және реттей алады, осылайша бір термиялық өңдеу процесінде бірнеше термиялық өңдеу процестерін аяқтауға болады.
RTP жабдығы жылдам термиялық күйдіруде (RTA) жиі қолданылады. Иондық имплантациядан кейін RTP жабдығы иондық имплантациядан туындаған зақымдарды жөндеу, легірленген протондарды белсендіру және қоспаның диффузиясын тиімді тежеу үшін қажет.
Жалпы айтқанда, тор ақауларын жөндеу температурасы шамамен 500 ° C құрайды, ал легирленген атомдарды белсендіру үшін 950 ° C қажет. Қоспалардың активтенуі уақыт пен температураға байланысты. Уақыт ұзағырақ және температура неғұрлым жоғары болса, қоспалар соғұрлым толық белсендіріледі, бірақ бұл қоспалардың диффузиясын тежеуге қолайлы емес.
RTP жабдығы температураның жылдам көтерілу/төмендету және қысқа ұзақтығы сипаттарға ие болғандықтан, ионды имплантациялаудан кейінгі жасыту процесі тор ақауларын жөндеу, қоспаларды белсендіру және қоспаның диффузиясын тежеу арасында оңтайлы параметр таңдауына қол жеткізе алады.
RTA негізінен келесі төрт санатқа бөлінеді:
(1)Масақты күйдіру
Оның ерекшелігі - ол жылдам қыздыру/салқындату процесіне бағытталған, бірақ негізінен жылуды сақтау процесі жоқ. Масақты күйдіру жоғары температура нүктесінде өте қысқа уақыт сақталады және оның негізгі қызметі легирлеуші элементтерді белсендіру болып табылады.
Нақты қолданбаларда вафли белгілі бір тұрақты күту температурасы нүктесінен жылдам қыза бастайды және мақсатты температура нүктесіне жеткеннен кейін бірден суытады.
Мақсатты температура нүктесіндегі техникалық қызмет көрсету уақыты (яғни, ең жоғары температура нүктесі) өте қысқа болғандықтан, жасыту процесі қоспалардың белсендіру дәрежесін барынша арттырып, қоспаның диффузия дәрежесін барынша азайтады, сонымен бірге ақауларды күйдірудің жақсы жөндеу сипаттамаларына ие болады, нәтижесінде жоғарырақ болады. байланыстыру сапасы және төмен ағып кету тогы.
Масақты күйдіру 65 нм-ден кейінгі ультра таяз түйісу процестерінде кеңінен қолданылады. Масақты күйдірудің технологиялық параметрлері негізінен ең жоғары температураны, ең жоғары тұру уақытын, температураның дивергенциясын және процесстен кейінгі пластинаға төзімділікті қамтиды.
Ең жоғары тұру уақыты неғұрлым қысқа болса, соғұрлым жақсы. Ол негізінен температураны реттеу жүйесінің қыздыру/салқындату жылдамдығына байланысты, бірақ таңдалған технологиялық газ атмосферасы да оған белгілі бір әсер етеді.
Мысалы, гелийдің шағын атомдық көлемі және жылдам диффузия жылдамдығы бар, ол жылдам және біркелкі жылу алмасуға қолайлы және шыңның енін немесе ең жоғары тұру уақытын қысқартуы мүмкін. Сондықтан гелий кейде жылыту мен салқындату үшін таңдалады.
(2)Шамды күйдіру
Шамдарды күйдіру технологиясы кеңінен қолданылады. Галогендік шамдар әдетте жылдам күйдіретін жылу көздері ретінде пайдаланылады. Олардың жоғары қыздыру/салқындату жылдамдығы және температураны дәл бақылау 65 нм-ден жоғары өндірістік процестердің талаптарына жауап бере алады.
Дегенмен, ол 45 нм процестің қатаң талаптарын толығымен қанағаттандыра алмайды (45 нм процестен кейін, LSI логикасының никель-кремний контактісі орын алған кезде, пластинаны миллисекунд ішінде 200°C-тан 1000°C-қа дейін жылдам қыздыру қажет, сондықтан әдетте лазерлік күйдіру қажет).
(3)Лазерлік күйдіру
Лазерлік жасыту - бұл кремний кристалын ерітуге жеткілікті болғанша пластинаның бетінің температурасын жылдам арттыру үшін лазерді тікелей қолдану процесі, оны жоғары белсендіреді.
Лазерлік жасытудың артықшылықтары өте жылдам қыздыру және сезімтал басқару болып табылады. Ол жіпті жылытуды қажет етпейді және температураның артта қалуы мен жіптің қызмет ету мерзіміне қатысты проблемалар жоқ.
Дегенмен, техникалық тұрғыдан алғанда, лазерлік күйдірудің ағып кету тогы және қалдық ақаулары бар, бұл да құрылғының жұмысына белгілі бір әсер етеді.
(4)Жарқыл күйдіру
Флэш күйдіру - белгілі бір алдын ала қыздыру температурасында пластиналардағы шыбықты жасытуды орындау үшін жоғары қарқынды сәулеленуді пайдаланатын жасыту технологиясы.
Вафельді 600-800°С дейін қыздырады, содан кейін қысқа мерзімді импульстік сәулелену үшін жоғары қарқынды сәуле қолданылады. Вафлидің ең жоғары температурасы қажетті күйдіру температурасына жеткенде, радиация дереу өшіріледі.
RTP жабдығы жетілдірілген интегралдық схемалар өндірісінде көбірек қолданылады.
RTA процестерінде кеңінен қолданумен қатар, RTP жабдығы жылдам термиялық тотығуда, жылдам термиялық нитридалауда, жылдам термиялық диффузияда, химиялық булардың жылдам тұндыруында, сондай-ақ металл силицидтерінің генерациясында және эпитаксиалды процестерде де қолданыла бастады.
————————————————————————————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera қамтамасыз ете аладыграфит бөліктері,жұмсақ/қатты киіз,кремний карбиді бөліктері,CVD кремний карбиді бөліктері, жәнеSiC/TaC қапталған бөлшектер30 күн ішінде толық жартылай өткізгіш процесімен.
Егер сізді жоғарыда аталған жартылай өткізгіш өнімдер қызықтырса,бірінші рет бізге хабарласудан тартынбаңыз.
Тел: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Жіберу уақыты: 27 тамыз 2024 ж