1. Descripción general
El calentamiento, también conocido como procesamiento térmico, se refiere a procedimientos de fabricación que operan a altas temperaturas, generalmente superiores al punto de fusión del aluminio.
El proceso de calentamiento generalmente se lleva a cabo en un horno de alta temperatura e incluye procesos importantes como oxidación, difusión de impurezas y recocido para la reparación de defectos de cristales en la fabricación de semiconductores.
Oxidación: Es un proceso en el que se coloca una oblea de silicio en una atmósfera de oxidantes como oxígeno o vapor de agua para un tratamiento térmico a alta temperatura, provocando una reacción química en la superficie de la oblea de silicio para formar una película de óxido.
Difusión de impurezas: se refiere al uso de principios de difusión térmica en condiciones de alta temperatura para introducir elementos de impureza en el sustrato de silicio de acuerdo con los requisitos del proceso, de modo que tenga una distribución de concentración específica, cambiando así las propiedades eléctricas del material de silicio.
El recocido se refiere al proceso de calentar la oblea de silicio después de la implantación de iones para reparar los defectos de la red causados por la implantación de iones.
Hay tres tipos básicos de equipos utilizados para oxidación/difusión/recocido:
- Horno horizontal;
- Horno vertical;
- Horno de calentamiento rápido: equipo de tratamiento térmico rápido
Los procesos de tratamiento térmico tradicionales utilizan principalmente un tratamiento prolongado a alta temperatura para eliminar el daño causado por la implantación de iones, pero sus desventajas son la eliminación incompleta de los defectos y la baja eficiencia de activación de las impurezas implantadas.
Además, debido a la alta temperatura de recocido y al largo tiempo, es probable que se produzca una redistribución de impurezas, lo que provoca que una gran cantidad de impurezas se difunda y no cumpla con los requisitos de uniones poco profundas y una distribución estrecha de impurezas.
El recocido térmico rápido de obleas implantadas con iones utilizando equipos de procesamiento térmico rápido (RTP) es un método de tratamiento térmico que calienta toda la oblea a una determinada temperatura (generalmente 400-1300 °C) en muy poco tiempo.
En comparación con el recocido por calentamiento en horno, tiene las ventajas de un menor presupuesto térmico, un menor rango de movimiento de impurezas en el área de dopaje, menos contaminación y un tiempo de procesamiento más corto.
El rápido proceso de recocido térmico puede utilizar una variedad de fuentes de energía y el rango de tiempo de recocido es muy amplio (de 100 a 10-9 s, como recocido con lámpara, recocido con láser, etc.). Puede activar completamente las impurezas y al mismo tiempo suprimir eficazmente la redistribución de impurezas. Actualmente se utiliza ampliamente en procesos de fabricación de circuitos integrados de alta gama con diámetros de oblea superiores a 200 mm.
2. Segundo proceso de calentamiento
2.1 Proceso de oxidación
En el proceso de fabricación de circuitos integrados, existen dos métodos para formar películas de óxido de silicio: oxidación térmica y deposición.
El proceso de oxidación se refiere al proceso de formación de SiO2 en la superficie de las obleas de silicio mediante oxidación térmica. La película de SiO2 formada por oxidación térmica se usa ampliamente en el proceso de fabricación de circuitos integrados debido a sus propiedades superiores de aislamiento eléctrico y viabilidad del proceso.
Sus aplicaciones más importantes son las siguientes:
- Proteger los dispositivos de arañazos y contaminación;
- Limitar el aislamiento de campo de los portadores cargados (pasivación de superficies);
- Materiales dieléctricos en estructuras de celdas de almacenamiento o óxido de compuerta;
- Enmascaramiento de implantes en caso de dopaje;
- Una capa dieléctrica entre capas conductoras de metal.
(1)Protección y aislamiento del dispositivo.
El SiO2 cultivado en la superficie de una oblea (oblea de silicio) puede servir como una capa de barrera eficaz para aislar y proteger dispositivos sensibles dentro del silicio.
Debido a que el SiO2 es un material duro y no poroso (denso), se puede utilizar para aislar eficazmente dispositivos activos en la superficie de silicio. La capa dura de SiO2 protegerá la oblea de silicio de rayones y daños que puedan ocurrir durante el proceso de fabricación.
(2)Pasivación de superficies
Pasivación de la superficie Una ventaja importante del SiO2 cultivado térmicamente es que puede reducir la densidad del estado superficial del silicio al restringir sus enlaces colgantes, un efecto conocido como pasivación de la superficie.
Previene la degradación eléctrica y reduce el camino de fuga de corriente causada por humedad, iones u otros contaminantes externos. La capa dura de SiO2 protege al Si de rayones y daños en el proceso que pueden ocurrir durante la posproducción.
La capa de SiO2 que crece sobre la superficie de Si puede unir los contaminantes eléctricamente activos (contaminación por iones móviles) en la superficie de Si. La pasivación también es importante para controlar la corriente de fuga de los dispositivos de unión y generar óxidos de compuerta estables.
Como capa de pasivación de alta calidad, la capa de óxido tiene requisitos de calidad como espesor uniforme, sin poros ni huecos.
Otro factor en el uso de una capa de óxido como capa de pasivación de superficie de Si es el espesor de la capa de óxido. La capa de óxido debe ser lo suficientemente gruesa como para evitar que la capa metálica se cargue debido a la acumulación de carga en la superficie del silicio, que es similar a las características de almacenamiento y ruptura de carga de los condensadores comunes.
El SiO2 también tiene un coeficiente de expansión térmica muy similar al Si. Las obleas de silicio se expanden durante procesos de alta temperatura y se contraen durante el enfriamiento.
El SiO2 se expande o contrae a un ritmo muy cercano al del Si, lo que minimiza la deformación de la oblea de silicio durante el proceso térmico. Esto también evita la separación de la película de óxido de la superficie de silicio debido a la tensión de la película.
(3)Dieléctrico de óxido de puerta
Para la estructura de óxido de compuerta más utilizada e importante en la tecnología MOS, se utiliza una capa de óxido extremadamente delgada como material dieléctrico. Dado que la capa de óxido de puerta y el Si subyacente tienen características de alta calidad y estabilidad, la capa de óxido de puerta se obtiene generalmente mediante crecimiento térmico.
El SiO2 tiene una alta rigidez dieléctrica (107 V/m) y una alta resistividad (aproximadamente 1017 Ω · cm).
La clave para la confiabilidad de los dispositivos MOS es la integridad de la capa de óxido de la puerta. La estructura de puerta en los dispositivos MOS controla el flujo de corriente. Dado que este óxido es la base del funcionamiento de los microchips basados en la tecnología de efecto de campo,
Por lo tanto, sus requisitos básicos son alta calidad, excelente uniformidad del espesor de la película y ausencia de impurezas. Cualquier contaminación que pueda degradar el funcionamiento de la estructura de óxido de la compuerta debe controlarse estrictamente.
(4)barrera antidopaje
El SiO2 se puede utilizar como una capa de enmascaramiento eficaz para el dopaje selectivo de la superficie de silicio. Una vez que se forma una capa de óxido en la superficie de silicio, el SiO2 en la parte transparente de la máscara se graba para formar una ventana a través de la cual el material dopante puede ingresar a la oblea de silicio.
Donde no hay ventanas, el óxido puede proteger la superficie de silicio y evitar que las impurezas se difundan, permitiendo así la implantación selectiva de impurezas.
Los dopantes se mueven lentamente en SiO2 en comparación con el Si, por lo que solo se necesita una fina capa de óxido para bloquear los dopantes (tenga en cuenta que esta velocidad depende de la temperatura).
También se puede usar una capa delgada de óxido (por ejemplo, de 150 Å de espesor) en áreas donde se requiere la implantación de iones, que se puede usar para minimizar el daño a la superficie de silicio.
También permite un mejor control de la profundidad de la unión durante la implantación de impurezas al reducir el efecto de canalización. Después de la implantación, el óxido se puede eliminar selectivamente con ácido fluorhídrico para que la superficie de silicio vuelva a quedar plana.
(5)Capa dieléctrica entre capas metálicas.
El SiO2 no conduce electricidad en condiciones normales, por lo que es un aislante eficaz entre las capas metálicas de los microchips. El SiO2 puede prevenir cortocircuitos entre la capa metálica superior y la capa metálica inferior, al igual que el aislante del cable puede prevenir cortocircuitos.
El requisito de calidad para el óxido es que esté libre de poros y huecos. A menudo se dopa para obtener una fluidez más eficaz, lo que puede minimizar mejor la difusión de la contaminación. Generalmente se obtiene por deposición química de vapor en lugar de crecimiento térmico.
Dependiendo del gas de reacción, el proceso de oxidación suele dividirse en:
- Oxidación de oxígeno seco: Si + O2→SiO2;
- Oxidación húmeda de oxígeno: 2H2O (vapor de agua) + Si→SiO2+2H2;
- Oxidación dopada con cloro: Se añade cloro gaseoso, como cloruro de hidrógeno (HCl), dicloroetileno DCE (C2H2Cl2) o sus derivados, al oxígeno para mejorar la velocidad de oxidación y la calidad de la capa de óxido.
(1)Proceso de oxidación de oxígeno seco.: Las moléculas de oxígeno en el gas de reacción se difunden a través de la capa de óxido ya formada, alcanzan la interfaz entre SiO2 y Si, reaccionan con Si y luego forman una capa de SiO2.
El SiO2 preparado mediante oxidación seca de oxígeno tiene una estructura densa, espesor uniforme, fuerte capacidad de enmascaramiento para inyección y difusión y alta repetibilidad del proceso. Su desventaja es que la tasa de crecimiento es lenta.
Este método se usa generalmente para oxidación de alta calidad, como oxidación dieléctrica de compuerta, oxidación de capa amortiguadora delgada o para iniciar y terminar la oxidación durante la oxidación de una capa amortiguadora gruesa.
(2)Proceso de oxidación de oxígeno húmedo.: El vapor de agua puede transportarse directamente en oxígeno o puede obtenerse mediante la reacción de hidrógeno y oxígeno. La tasa de oxidación se puede cambiar ajustando la relación de presión parcial de hidrógeno o vapor de agua a oxígeno.
Tenga en cuenta que para garantizar la seguridad, la proporción de hidrógeno a oxígeno no debe exceder 1,88:1. La oxidación húmeda del oxígeno se debe a la presencia de oxígeno y vapor de agua en el gas de reacción, y el vapor de agua se descompondrá en óxido de hidrógeno (HO) a altas temperaturas.
La velocidad de difusión del óxido de hidrógeno en el óxido de silicio es mucho más rápida que la del oxígeno, por lo que la velocidad de oxidación del oxígeno húmedo es aproximadamente un orden de magnitud mayor que la velocidad de oxidación del oxígeno seco.
(3)Proceso de oxidación dopado con cloro.: Además de la oxidación tradicional con oxígeno seco y la oxidación con oxígeno húmedo, se puede agregar cloro gaseoso, como cloruro de hidrógeno (HCl), dicloroetileno DCE (C2H2Cl2) o sus derivados, al oxígeno para mejorar la velocidad de oxidación y la calidad de la capa de óxido. .
La razón principal del aumento en la velocidad de oxidación es que cuando se agrega cloro para la oxidación, el reactivo no solo contiene vapor de agua que puede acelerar la oxidación, sino que también se acumula cloro cerca de la interfaz entre Si y SiO2. En presencia de oxígeno, los compuestos de clorosilicio se convierten fácilmente en óxido de silicio, que puede catalizar la oxidación.
La razón principal para mejorar la calidad de la capa de óxido es que los átomos de cloro en la capa de óxido pueden purificar la actividad de los iones de sodio, reduciendo así los defectos de oxidación introducidos por la contaminación por iones de sodio de los equipos y las materias primas del proceso. Por tanto, el dopaje con cloro interviene en la mayoría de los procesos de oxidación seca de oxígeno.
2.2 Proceso de difusión
La difusión tradicional se refiere a la transferencia de sustancias desde áreas de mayor concentración a áreas de menor concentración hasta que se distribuyen uniformemente. El proceso de difusión sigue la ley de Fick. La difusión puede ocurrir entre dos o más sustancias, y las diferencias de concentración y temperatura entre diferentes áreas impulsan la distribución de sustancias a un estado de equilibrio uniforme.
Una de las propiedades más importantes de los materiales semiconductores es que su conductividad se puede ajustar añadiendo diferentes tipos o concentraciones de dopantes. En la fabricación de circuitos integrados, este proceso suele lograrse mediante procesos de dopaje o difusión.
Dependiendo de los objetivos del diseño, los materiales semiconductores como el silicio, el germanio o los compuestos III-V pueden obtener dos propiedades semiconductoras diferentes, tipo N o tipo P, dopando con impurezas donantes o impurezas aceptoras.
El dopaje de semiconductores se realiza principalmente mediante dos métodos: difusión o implantación de iones, cada uno con sus propias características:
El dopaje por difusión es menos costoso, pero la concentración y la profundidad del material dopante no se pueden controlar con precisión;
Si bien la implantación de iones es relativamente costosa, permite un control preciso de los perfiles de concentración de dopantes.
Antes de la década de 1970, el tamaño de las características de los gráficos de circuitos integrados era del orden de 10 μm y la tecnología tradicional de difusión térmica se utilizaba generalmente para el dopaje.
El proceso de difusión se utiliza principalmente para modificar materiales semiconductores. Al difundir diferentes sustancias en materiales semiconductores, se puede cambiar su conductividad y otras propiedades físicas.
Por ejemplo, al difundir el elemento trivalente boro en silicio, se forma un semiconductor de tipo P; al dopar elementos pentavalentes fósforo o arsénico, se forma un semiconductor de tipo N. Cuando un semiconductor tipo P con más huecos entra en contacto con un semiconductor tipo N con más electrones, se forma una unión PN.
A medida que los tamaños de las características se reducen, el proceso de difusión isotrópica hace posible que los dopantes se difundan al otro lado de la capa de óxido del escudo, provocando cortocircuitos entre regiones adyacentes.
Excepto para algunos usos especiales (como la difusión a largo plazo para formar áreas resistentes a alto voltaje distribuidas uniformemente), el proceso de difusión ha sido reemplazado gradualmente por la implantación de iones.
Sin embargo, en la generación de tecnología por debajo de 10 nm, dado que el tamaño de la aleta en el dispositivo de transistor de efecto de campo de aleta tridimensional (FinFET) es muy pequeño, la implantación de iones dañará su pequeña estructura. El uso de un proceso de difusión de fuente sólida puede resolver este problema.
2.3 Proceso de degradación
El proceso de recocido también se denomina recocido térmico. El proceso consiste en colocar la oblea de silicio en un ambiente de alta temperatura durante un cierto período de tiempo para cambiar la microestructura en la superficie o el interior de la oblea de silicio para lograr un propósito específico del proceso.
Los parámetros más críticos en el proceso de recocido son la temperatura y el tiempo. Cuanto mayor sea la temperatura y mayor el tiempo, mayor será el presupuesto térmico.
En el proceso de fabricación de circuitos integrados real, el presupuesto térmico está estrictamente controlado. Si hay múltiples procesos de recocido en el flujo del proceso, el presupuesto térmico se puede expresar como la superposición de múltiples tratamientos térmicos.
Sin embargo, con la miniaturización de los nodos del proceso, el presupuesto térmico permitido en todo el proceso se vuelve cada vez menor, es decir, la temperatura del proceso térmico de alta temperatura se vuelve más baja y el tiempo se acorta.
Por lo general, el proceso de recocido se combina con la implantación de iones, la deposición de películas delgadas, la formación de siliciuro metálico y otros procesos. El más común es el recocido térmico después de la implantación de iones.
La implantación de iones impactará los átomos del sustrato, provocando que se rompan de la estructura reticular original y dañen la red del sustrato. El recocido térmico puede reparar el daño de la red causado por la implantación de iones y también puede mover los átomos de impureza implantados desde los espacios de la red a los sitios de la red, activándolos así.
La temperatura requerida para la reparación de daños en la red es de aproximadamente 500 °C y la temperatura requerida para la activación de impurezas es de aproximadamente 950 °C. En teoría, cuanto mayor sea el tiempo de recocido y mayor la temperatura, mayor será la tasa de activación de las impurezas, pero un presupuesto térmico demasiado alto conducirá a una difusión excesiva de las impurezas, lo que hará que el proceso sea incontrolable y, en última instancia, provocará una degradación del rendimiento del dispositivo y del circuito.
Por lo tanto, con el desarrollo de la tecnología de fabricación, el recocido térmico a largo plazo tradicional ha sido reemplazado gradualmente por el recocido térmico rápido (RTA).
En el proceso de fabricación, algunas películas específicas deben someterse a un proceso de recocido térmico después de la deposición para cambiar ciertas propiedades físicas o químicas de la película. Por ejemplo, una película suelta se vuelve densa, cambiando su tasa de grabado en seco o en húmedo;
Otro proceso de recocido comúnmente utilizado ocurre durante la formación de siliciuro metálico. Se pulverizan películas metálicas como cobalto, níquel, titanio, etc. sobre la superficie de la oblea de silicio y, después de un recocido térmico rápido a una temperatura relativamente baja, el metal y el silicio pueden formar una aleación.
Ciertos metales forman diferentes fases de aleación en diferentes condiciones de temperatura. Generalmente, se espera formar una fase de aleación con menor resistencia de contacto y resistencia del cuerpo durante el proceso.
Según los diferentes requisitos de presupuesto térmico, el proceso de recocido se divide en recocido en horno a alta temperatura y recocido térmico rápido.
- Recocido de tubos de hornos de alta temperatura:
Es un método de recocido tradicional con alta temperatura, largo tiempo de recocido y alto presupuesto.
En algunos procesos especiales, como la tecnología de aislamiento por inyección de oxígeno para preparar sustratos SOI y procesos de difusión en pozos profundos, se utiliza ampliamente. Estos procesos generalmente requieren un mayor presupuesto térmico para obtener una red perfecta o una distribución uniforme de impurezas.
- Recocido térmico rápido:
Es el proceso de procesamiento de obleas de silicio mediante calentamiento/enfriamiento extremadamente rápido y permanencia breve en la temperatura objetivo, a veces también llamado procesamiento térmico rápido (RTP).
En el proceso de formación de uniones ultrasuperficiales, el recocido térmico rápido logra una optimización de compromiso entre la reparación de defectos de la red, la activación de impurezas y la minimización de la difusión de impurezas, y es indispensable en el proceso de fabricación de nodos de tecnología avanzada.
El proceso de aumento/caída de temperatura y la breve permanencia en la temperatura objetivo constituyen juntos el balance térmico del recocido térmico rápido.
El recocido térmico rápido tradicional tiene una temperatura de aproximadamente 1000 °C y tarda unos segundos. En los últimos años, los requisitos para el recocido térmico rápido se han vuelto cada vez más estrictos, y el recocido instantáneo, el recocido por puntas y el recocido por láser se han desarrollado gradualmente, con tiempos de recocido que alcanzan milisegundos e incluso tienden a desarrollarse hacia microsegundos y submicrosegundos.
3 . Tres equipos de proceso de calentamiento.
3.1 Equipos de difusión y oxidación.
El proceso de difusión utiliza principalmente el principio de difusión térmica en condiciones de alta temperatura (generalmente 900-1200 ℃) para incorporar elementos de impureza en el sustrato de silicio a la profundidad requerida para darle una distribución de concentración específica, con el fin de cambiar las propiedades eléctricas del material y formar una estructura de dispositivo semiconductor.
En la tecnología de circuitos integrados de silicio, el proceso de difusión se utiliza para realizar uniones PN o componentes como resistencias, condensadores, cableado de interconexión, diodos y transistores en circuitos integrados, y también se utiliza para el aislamiento entre componentes.
Debido a la incapacidad de controlar con precisión la distribución de la concentración de dopaje, el proceso de difusión ha sido reemplazado gradualmente por el proceso de dopaje de implantación de iones en la fabricación de circuitos integrados con diámetros de oblea de 200 mm y superiores, pero todavía se utiliza una pequeña cantidad en aplicaciones pesadas. procesos de dopaje.
Los equipos de difusión tradicionales son principalmente hornos de difusión horizontal, y también hay una pequeña cantidad de hornos de difusión vertical.
Horno de difusión horizontal:
Es un equipo de tratamiento térmico ampliamente utilizado en el proceso de difusión de circuitos integrados con diámetro de oblea inferior a 200 mm. Sus características son que el cuerpo del horno de calentamiento, el tubo de reacción y el recipiente de cuarzo que transporta las obleas están colocados horizontalmente, por lo que tiene las características de proceso de buena uniformidad entre las obleas.
No solo es uno de los equipos iniciales importantes en la línea de producción de circuitos integrados, sino que también se usa ampliamente en difusión, oxidación, recocido, aleación y otros procesos en industrias como dispositivos discretos, dispositivos electrónicos de potencia, dispositivos optoelectrónicos y fibras ópticas. .
Horno de difusión vertical:
Generalmente se refiere a un equipo de tratamiento térmico por lotes utilizado en el proceso de circuito integrado para obleas con un diámetro de 200 mm y 300 mm, comúnmente conocido como horno vertical.
Las características estructurales del horno de difusión vertical son que el cuerpo del horno de calentamiento, el tubo de reacción y el recipiente de cuarzo que transporta la oblea están colocados verticalmente y la oblea está colocada horizontalmente. Tiene las características de buena uniformidad dentro de la oblea, alto grado de automatización y rendimiento estable del sistema, lo que puede satisfacer las necesidades de líneas de producción de circuitos integrados a gran escala.
El horno de difusión vertical es uno de los equipos importantes en la línea de producción de circuitos integrados de semiconductores y también se usa comúnmente en procesos relacionados en los campos de dispositivos electrónicos de potencia (IGBT), etc.
El horno de difusión vertical es aplicable a procesos de oxidación como oxidación de oxígeno seco, oxidación por síntesis de hidrógeno-oxígeno, oxidación de oxinitruro de silicio y procesos de crecimiento de películas delgadas como dióxido de silicio, polisilicio, nitruro de silicio (Si3N4) y deposición de capas atómicas.
También se utiliza comúnmente en procesos de recocido a alta temperatura, recocido de cobre y aleación. En términos del proceso de difusión, a veces también se utilizan hornos de difusión vertical en procesos de dopaje pesado.
3.2 Equipos de recocido rápido
El equipo de procesamiento térmico rápido (RTP) es un equipo de tratamiento térmico de una sola oblea que puede elevar rápidamente la temperatura de la oblea a la temperatura requerida por el proceso (200-1300 °C) y puede enfriarla rápidamente. La velocidad de calentamiento/enfriamiento es generalmente de 20-250°C/s.
Además de una amplia gama de fuentes de energía y tiempo de recocido, el equipo RTP también tiene otros excelentes resultados de proceso, como un excelente control del presupuesto térmico y una mejor uniformidad de la superficie (especialmente para obleas de gran tamaño), reparación de daños en las obleas causados por la implantación de iones y varias cámaras pueden ejecutar diferentes pasos del proceso simultáneamente.
Además, los equipos RTP pueden convertir y ajustar gases de proceso de manera flexible y rápida, de modo que se puedan completar múltiples procesos de tratamiento térmico en el mismo proceso de tratamiento térmico.
El equipo RTP se usa más comúnmente en recocido térmico rápido (RTA). Después de la implantación de iones, se necesita equipo RTP para reparar el daño causado por la implantación de iones, activar protones dopados e inhibir eficazmente la difusión de impurezas.
En términos generales, la temperatura para reparar defectos de la red es de aproximadamente 500°C, mientras que se requieren 950°C para activar átomos dopados. La activación de impurezas está relacionada con el tiempo y la temperatura. Cuanto más largo es el tiempo y mayor es la temperatura, más completamente se activan las impurezas, pero esto no favorece la inhibición de la difusión de impurezas.
Debido a que el equipo RTP tiene las características de rápido aumento/caída de temperatura y corta duración, el proceso de recocido después de la implantación de iones puede lograr la selección óptima de parámetros entre reparación de defectos de red, activación de impurezas e inhibición de la difusión de impurezas.
RTA se divide principalmente en las siguientes cuatro categorías:
(1)Recocido de púas
Su característica es que se centra en el rápido proceso de calentamiento/enfriamiento, pero básicamente no tiene proceso de conservación del calor. El recocido de púas permanece en el punto de alta temperatura durante un tiempo muy corto y su función principal es activar los elementos dopantes.
En aplicaciones reales, la oblea comienza a calentarse rápidamente desde un cierto punto de temperatura de espera estable y se enfría inmediatamente después de alcanzar el punto de temperatura objetivo.
Dado que el tiempo de mantenimiento en el punto de temperatura objetivo (es decir, el punto de temperatura máxima) es muy corto, el proceso de recocido puede maximizar el grado de activación de impurezas y minimizar el grado de difusión de impurezas, al tiempo que tiene buenas características de reparación de defectos de recocido, lo que resulta en mayores calidad de unión y menor corriente de fuga.
El recocido de puntas se usa ampliamente en procesos de unión ultra superficiales después de 65 nm. Los parámetros del proceso de recocido de púas incluyen principalmente la temperatura máxima, el tiempo de permanencia máximo, la divergencia de temperatura y la resistencia de la oblea después del proceso.
Cuanto más corto sea el tiempo máximo de residencia, mejor. Depende principalmente de la velocidad de calentamiento/enfriamiento del sistema de control de temperatura, pero a veces también influye en cierta medida la atmósfera del gas de proceso seleccionada.
Por ejemplo, el helio tiene un volumen atómico pequeño y una velocidad de difusión rápida, lo que favorece una transferencia de calor rápida y uniforme y puede reducir la anchura del pico o el tiempo de residencia del pico. Por lo tanto, a veces se elige helio para ayudar a calentar y enfriar.
(2)Recocido de lámpara
La tecnología de recocido por lámpara se utiliza ampliamente. Las lámparas halógenas se utilizan generalmente como fuentes de calor de recocido rápido. Sus altas velocidades de calentamiento/enfriamiento y su control preciso de la temperatura pueden cumplir con los requisitos de los procesos de fabricación por encima de 65 nm.
Sin embargo, no puede cumplir completamente con los estrictos requisitos del proceso de 45 nm (después del proceso de 45 nm, cuando se produce el contacto de níquel-silicio del LSI lógico, la oblea debe calentarse rápidamente de 200 °C a más de 1000 °C en milisegundos. por lo que generalmente se requiere recocido por láser).
(3)Recocido por láser
El recocido por láser es el proceso de utilizar directamente el láser para aumentar rápidamente la temperatura de la superficie de la oblea hasta que sea suficiente para derretir el cristal de silicio, activándolo altamente.
Las ventajas del recocido láser son un calentamiento extremadamente rápido y un control sensible. No requiere calentamiento del filamento y básicamente no hay problemas con el retraso de temperatura y la vida útil del filamento.
Sin embargo, desde un punto de vista técnico, el recocido por láser tiene problemas de defectos de residuos y corrientes de fuga, que también tendrán un cierto impacto en el rendimiento del dispositivo.
(4)Recocido instantáneo
El recocido instantáneo es una tecnología de recocido que utiliza radiación de alta intensidad para realizar un recocido con puntas en obleas a una temperatura de precalentamiento específica.
La oblea se precalienta a 600-800°C y luego se utiliza radiación de alta intensidad para una irradiación de pulsos de corta duración. Cuando la temperatura máxima de la oblea alcanza la temperatura de recocido requerida, la radiación se apaga inmediatamente.
Los equipos RTP se utilizan cada vez más en la fabricación de circuitos integrados avanzados.
Además de ser ampliamente utilizado en procesos RTA, los equipos RTP también han comenzado a usarse en oxidación térmica rápida, nitruración térmica rápida, difusión térmica rápida, deposición química de vapor rápida, así como en generación de siliciuro metálico y procesos epitaxiales.
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Hora de publicación: 27 de agosto de 2024