Procesi dhe pajisjet gjysmëpërçuese (3/7)-Procesi dhe pajisjet e ngrohjes

1. Vështrim i përgjithshëm

Ngrohja, e njohur edhe si përpunimi termik, i referohet procedurave të prodhimit që funksionojnë në temperatura të larta, zakonisht më të larta se pika e shkrirjes së aluminit.

Procesi i ngrohjes kryhet zakonisht në një furrë me temperaturë të lartë dhe përfshin procese të mëdha si oksidimi, difuzioni i papastërtive dhe pjekja për riparimin e defektit të kristalit në prodhimin e gjysmëpërçuesve.

Oksidimi: Është një proces në të cilin një meshë silikoni vendoset në një atmosferë oksidantësh si oksigjeni ose avujt e ujit për trajtimin e nxehtësisë në temperaturë të lartë, duke shkaktuar një reaksion kimik në sipërfaqen e meshës së silikonit për të formuar një film oksidi.

Difuzioni i papastërtive: i referohet përdorimit të parimeve të difuzionit termik në kushte të temperaturës së lartë për të futur elementë të papastërtive në nënshtresën e silikonit sipas kërkesave të procesit, në mënyrë që të ketë një shpërndarje specifike të përqendrimit, duke ndryshuar kështu vetitë elektrike të materialit të silikonit.

Pjekja i referohet procesit të ngrohjes së vaferës së silikonit pas implantimit të joneve për të riparuar defektet e rrjetës të shkaktuara nga implantimi i joneve.

Ekzistojnë tre lloje bazë të pajisjeve që përdoren për oksidim/difuzion/pjekje:

• Furra horizontale;
• Furra vertikale;
• Furra e ngrohjes së shpejtë: pajisje për trajtimin e shpejtë të nxehtësisë

Proceset tradicionale të trajtimit termik përdorin kryesisht trajtim afatgjatë në temperaturë të lartë për të eliminuar dëmtimet e shkaktuara nga implantimi i joneve, por disavantazhet e tij janë heqja jo e plotë e defektit dhe efikasiteti i ulët i aktivizimit të papastërtive të implantuara.

Përveç kësaj, për shkak të temperaturës së lartë të pjekjes dhe kohës së gjatë, ka të ngjarë të ndodhë rishpërndarja e papastërtive, duke bërë që një sasi e madhe papastërtish të shpërndahet dhe të mos përmbushë kërkesat e kryqëzimeve të cekëta dhe shpërndarjes së ngushtë të papastërtive.

Pjekja e shpejtë termike e vaferave të implantuara me jon duke përdorur pajisje të përpunimit të shpejtë termik (RTP) është një metodë trajtimi termik që ngroh të gjithë vaferën në një temperaturë të caktuar (përgjithësisht 400-1300°C) në një kohë shumë të shkurtër.

Krahasuar me pjekjen me ngrohje të furrës, ai ka avantazhet e buxhetit më të vogël termik, gamës më të vogël të lëvizjes së papastërtive në zonën e dopingut, më pak ndotje dhe kohë më të shkurtër përpunimi.

Procesi i shpejtë i pjekjes termike mund të përdorë një sërë burimesh energjie dhe diapazoni kohor i pjekjes është shumë i gjerë (nga 100 në 10-9 s, si pjekja me llambë, pjekja me lazer, etj.). Mund të aktivizojë plotësisht papastërtitë duke shtypur në mënyrë efektive rishpërndarjen e papastërtive. Aktualisht përdoret gjerësisht në proceset e prodhimit të qarkut të integruar të nivelit të lartë me diametër vaferi më të madh se 200 mm.

2. Procesi i dytë i ngrohjes

2.1 Procesi i oksidimit

Në procesin e prodhimit të qarkut të integruar, ekzistojnë dy metoda për formimin e filmave të oksidit të silikonit: oksidimi termik dhe depozitimi.

Procesi i oksidimit i referohet procesit të formimit të SiO2 në sipërfaqen e vaferave të silikonit nga oksidimi termik. Filmi SiO2 i formuar nga oksidimi termik përdoret gjerësisht në procesin e prodhimit të qarkut të integruar për shkak të vetive superiore të izolimit elektrik dhe fizibilitetit të procesit.

Aplikimet e tij më të rëndësishme janë si më poshtë:

• Mbroni pajisjet nga gërvishtjet dhe ndotjet;
• Kufizimi i izolimit në terren të transportuesve të ngarkuar (pasivimi i sipërfaqes);
• Materialet dielektrike në strukturat e oksidit të portës ose të qelizave ruajtëse;
• Maskimi i implantit në doping;
• Një shtresë dielektrike midis shtresave përçuese metalike.

(1)Mbrojtja dhe izolimi i pajisjes

SiO2 i rritur në sipërfaqen e një vafere (vafer silikoni) mund të shërbejë si një shtresë penguese efektive për të izoluar dhe mbrojtur pajisjet e ndjeshme brenda silikonit.

Për shkak se SiO2 është një material i fortë dhe jo poroz (i dendur), ai mund të përdoret për të izoluar në mënyrë efektive pajisjet aktive në sipërfaqen e silikonit. Shtresa e fortë SiO2 do të mbrojë vaferën e silikonit nga gërvishtjet dhe dëmtimet që mund të ndodhin gjatë procesit të prodhimit.

(2)Pasivizimi i sipërfaqes

Pasivimi i sipërfaqes Një avantazh i madh i SiO2 i rritur termikisht është se ai mund të zvogëlojë densitetin e gjendjes sipërfaqësore të silikonit duke kufizuar lidhjet e tij të varura, një efekt i njohur si pasivimi i sipërfaqes.

Parandalon degradimin elektrik dhe zvogëlon rrugën e rrjedhjes së rrymës së shkaktuar nga lagështia, jonet ose ndotës të tjerë të jashtëm. Shtresa e fortë SiO2 mbron Si nga gërvishtjet dhe dëmtimet e procesit që mund të ndodhin gjatë pas prodhimit.

Shtresa SiO2 e rritur në sipërfaqen e Si mund të lidhë ndotësit aktivë elektrikë (ndotja e joneve të lëvizshme) në sipërfaqen e Si. Pasivimi është gjithashtu i rëndësishëm për kontrollin e rrymës së rrjedhjes së pajisjeve të kryqëzimit dhe rritjen e oksideve të qëndrueshme të portës.

Si një shtresë pasivimi me cilësi të lartë, shtresa e oksidit ka kërkesa cilësore si trashësi uniforme, pa vrima dhe boshllëqe.

Një faktor tjetër në përdorimin e një shtrese oksidi si një shtresë pasivimi sipërfaqësor Si është trashësia e shtresës së oksidit. Shtresa e oksidit duhet të jetë mjaft e trashë për të parandaluar ngarkimin e shtresës metalike për shkak të akumulimit të ngarkesës në sipërfaqen e silikonit, e cila është e ngjashme me karakteristikat e ruajtjes së ngarkesës dhe prishjes së kondensatorëve të zakonshëm.

SiO2 gjithashtu ka një koeficient shumë të ngjashëm të zgjerimit termik me Si. Vaferat e silikonit zgjerohen gjatë proceseve të temperaturës së lartë dhe tkurren gjatë ftohjes.

SiO2 zgjerohet ose tkurret me një ritëm shumë të afërt me atë të Si, gjë që minimizon shtrembërimin e vaferës së silikonit gjatë procesit termik. Kjo gjithashtu shmang ndarjen e filmit të oksidit nga sipërfaqja e silikonit për shkak të stresit të filmit.

(3)Dielektrik i oksidit të portës

Për strukturën e oksidit të portës më të përdorur dhe më të rëndësishme në teknologjinë MOS, një shtresë oksidi jashtëzakonisht e hollë përdoret si material dielektrik. Meqenëse shtresa e oksidit të portës dhe Si poshtë saj kanë karakteristikat e cilësisë dhe stabilitetit të lartë, shtresa e oksidit të portës përgjithësisht fitohet nga rritja termike.

SiO2 ka një forcë të lartë dielektrike (107V/m) dhe një rezistencë të lartë (rreth 1017Ω·cm).

Çelësi i besueshmërisë së pajisjeve MOS është integriteti i shtresës së oksidit të portës. Struktura e portës në pajisjet MOS kontrollon rrjedhën e rrymës. Për shkak se ky oksid është baza për funksionin e mikroçipëve të bazuar në teknologjinë e efektit në terren,

Prandaj, cilësia e lartë, uniformiteti i shkëlqyer i trashësisë së filmit dhe mungesa e papastërtive janë kërkesat e tij themelore. Çdo ndotje që mund të degradojë funksionin e strukturës së oksidit të portës duhet të kontrollohet rreptësisht.

(4)Barriera e dopingut

SiO2 mund të përdoret si një shtresë efektive maskuese për doping selektiv të sipërfaqes së silikonit. Pasi të formohet një shtresë oksidi në sipërfaqen e silikonit, SiO2 në pjesën transparente të maskës gdhendet për të formuar një dritare përmes së cilës materiali doping mund të hyjë në vaferën e silikonit.

Aty ku nuk ka dritare, oksidi mund të mbrojë sipërfaqen e silikonit dhe të parandalojë përhapjen e papastërtive, duke mundësuar kështu implantimin selektiv të papastërtive.

Dopantët lëvizin ngadalë në SiO2 në krahasim me Si, kështu që nevojitet vetëm një shtresë e hollë oksidi për të bllokuar drogët (vini re se kjo normë varet nga temperatura).

Një shtresë e hollë oksidi (p.sh. 150 Å e trashë) mund të përdoret gjithashtu në zonat ku kërkohet implantimi i joneve, i cili mund të përdoret për të minimizuar dëmtimin në sipërfaqen e silikonit.

Ai gjithashtu lejon kontroll më të mirë të thellësisë së kryqëzimit gjatë implantimit të papastërtive duke reduktuar efektin e kanalizimit. Pas implantimit, oksidi mund të hiqet në mënyrë selektive me acid hidrofluorik për ta bërë sipërfaqen e silikonit të sheshtë përsëri.

(5)Shtresë dielektrike ndërmjet shtresave metalike

SiO2 nuk përçon elektricitetin në kushte normale, kështu që është një izolues efektiv midis shtresave metalike në mikroçipe. SiO2 mund të parandalojë qarqet e shkurtra midis shtresës së sipërme metalike dhe shtresës së poshtme metalike, ashtu si izoluesi në tela mund të parandalojë qarqet e shkurtra.

Kërkesa e cilësisë për oksidin është që ai të mos ketë vrima dhe boshllëqe. Shpesh dopohet për të marrë rrjedhshmëri më efektive, e cila mund të minimizojë më mirë përhapjen e ndotjes. Zakonisht përftohet nga depozitimi kimik i avullit dhe jo nga rritja termike.

Në varësi të gazit të reaksionit, procesi i oksidimit zakonisht ndahet në:

• Oksidimi i thatë i oksigjenit: Si + O2→SiO2;
• Oksidimi i lagësht i oksigjenit: 2H2O (avujt e ujit) + Si→SiO2+2H2;
• Oksidimi i dopuar me klor: Gazi i klorit, si kloruri i hidrogjenit (HCl), dikloroetilen DCE (C2H2Cl2) ose derivatet e tij, i shtohet oksigjenit për të përmirësuar shkallën e oksidimit dhe cilësinë e shtresës së oksidit.

(1)Procesi i oksidimit të thatë të oksigjenit: Molekulat e oksigjenit në gazin e reaksionit shpërndahen përmes shtresës së oksidit të formuar tashmë, arrijnë ndërfaqen midis SiO2 dhe Si, reagojnë me Si dhe më pas formojnë një shtresë SiO2.

SiO2 i përgatitur nga oksidimi i thatë i oksigjenit ka një strukturë të dendur, trashësi uniforme, aftësi të fortë maskuese për injektim dhe difuzion dhe përsëritshmëri të lartë të procesit. Disavantazhi i tij është se ritmi i rritjes është i ngadaltë.

Kjo metodë përdoret përgjithësisht për oksidim me cilësi të lartë, të tilla si oksidimi dielektrik i portës, oksidimi i shtresës së hollë tampon, ose për fillimin e oksidimit dhe përfundimin e oksidimit gjatë oksidimit të shtresës së trashë tampon.

(2)Procesi i oksidimit të lagësht të oksigjenit: Avulli i ujit mund të bartet drejtpërdrejt në oksigjen, ose mund të merret nga reaksioni i hidrogjenit dhe oksigjenit. Shkalla e oksidimit mund të ndryshohet duke rregulluar raportin e presionit të pjesshëm të hidrogjenit ose avullit të ujit ndaj oksigjenit.

Vini re se për të garantuar sigurinë, raporti i hidrogjenit me oksigjenin nuk duhet të kalojë 1.88:1. Oksidimi i lagësht i oksigjenit është për shkak të pranisë së oksigjenit dhe avullit të ujit në gazin e reaksionit, dhe avulli i ujit do të dekompozohet në oksid hidrogjeni (HO) në temperatura të larta.

Shpejtësia e difuzionit të oksidit të hidrogjenit në oksidin e silikonit është shumë më e shpejtë se ajo e oksigjenit, kështu që shkalla e oksidimit të oksigjenit të lagësht është rreth një renditje e madhësisë më e lartë se shkalla e oksidimit të oksigjenit të thatë.

(3)Procesi i oksidimit të dopuar me klor: Përveç oksidimit tradicional të oksigjenit të thatë dhe oksidimit të lagësht të oksigjenit, gazi i klorit, si klorur hidrogjeni (HCl), dikloroetilen DCE (C2H2Cl2) ose derivatet e tij, mund t'i shtohen oksigjenit për të përmirësuar shkallën e oksidimit dhe cilësinë e shtresës së oksidit. .

Arsyeja kryesore për rritjen e shkallës së oksidimit është se kur klori shtohet për oksidim, jo ​​vetëm që reaktanti përmban avull uji që mund të përshpejtojë oksidimin, por klori gjithashtu grumbullohet pranë ndërfaqes midis Si dhe SiO2. Në prani të oksigjenit, komponimet e klorosilikonit shndërrohen lehtësisht në oksid silikoni, i cili mund të katalizojë oksidimin.

Arsyeja kryesore për përmirësimin e cilësisë së shtresës së oksidit është se atomet e klorit në shtresën e oksidit mund të pastrojnë aktivitetin e joneve të natriumit, duke reduktuar kështu defektet e oksidimit të shkaktuara nga kontaminimi i joneve të natriumit të pajisjeve dhe lëndëve të para të procesit. Prandaj, dopingu i klorit është i përfshirë në shumicën e proceseve të oksidimit të thatë të oksigjenit.

2.2 Procesi i difuzionit

Difuzioni tradicional i referohet transferimit të substancave nga zonat me përqendrim më të lartë në zonat me përqendrim më të ulët derisa ato të shpërndahen në mënyrë të barabartë. Procesi i difuzionit ndjek ligjin e Fick-ut. Difuzioni mund të ndodhë midis dy ose më shumë substancave dhe ndryshimet e përqendrimit dhe të temperaturës midis zonave të ndryshme çojnë shpërndarjen e substancave në një gjendje ekuilibri uniform.

Një nga vetitë më të rëndësishme të materialeve gjysmëpërçuese është se përçueshmëria e tyre mund të rregullohet duke shtuar lloje ose përqendrime të ndryshme të substancave të ndotura. Në prodhimin e qarkut të integruar, ky proces zakonisht arrihet përmes proceseve të dopingut ose difuzionit.

Në varësi të qëllimeve të projektimit, materialet gjysmëpërçuese si silikoni, germaniumi ose komponimet III-V mund të marrin dy veti të ndryshme gjysmëpërçuese, të tipit N ose të tipit P, duke dopinguar me papastërtitë e donatorëve ose papastërtitë pranuese.

Dopingu gjysmëpërçues kryhet kryesisht nëpërmjet dy metodave: difuzionit ose implantimit të joneve, secila me karakteristikat e veta:

Dopingu me difuzion është më pak i kushtueshëm, por përqendrimi dhe thellësia e materialit të dopingut nuk mund të kontrollohen saktësisht;

Ndërsa implantimi i joneve është relativisht i shtrenjtë, ai lejon kontrollin e saktë të profileve të përqendrimit të dopantit.

Përpara viteve 1970, madhësia e veçorive të grafikëve të qarkut të integruar ishte në rendin e 10μm dhe teknologjia tradicionale e difuzionit termik përdorej përgjithësisht për doping.

Procesi i difuzionit përdoret kryesisht për të modifikuar materialet gjysmëpërçuese. Duke shpërndarë substanca të ndryshme në materiale gjysmëpërçuese, përçueshmëria e tyre dhe vetitë e tjera fizike mund të ndryshohen.

Për shembull, duke shpërndarë elementin trivalent bor në silikon, formohet një gjysmëpërçues i tipit P; duke dopinguar elementet pesëvalente fosfor ose arseniku, formohet një gjysmëpërçues i tipit N. Kur një gjysmëpërçues i tipit P me më shumë vrima bie në kontakt me një gjysmëpërçues të tipit N me më shumë elektrone, formohet një kryqëzim PN.

Ndërsa madhësitë e veçorive zvogëlohen, procesi i difuzionit izotropik bën të mundur që substancat e ndotura të shpërndahen në anën tjetër të shtresës së oksidit të mburojës, duke shkaktuar pantallona të shkurtra midis rajoneve ngjitur.

Me përjashtim të disa përdorimeve të veçanta (të tilla si difuzioni afatgjatë për të formuar zona rezistente ndaj tensionit të lartë të shpërndara në mënyrë uniforme), procesi i difuzionit është zëvendësuar gradualisht nga implantimi i joneve.

Megjithatë, në gjenerimin e teknologjisë nën 10 nm, meqenëse madhësia e Fin në pajisjen e transistorit tredimensional me efekt në terren (FinFET) është shumë e vogël, implantimi i joneve do të dëmtojë strukturën e tij të vogël. Përdorimi i procesit të difuzionit me burim të ngurtë mund ta zgjidhë këtë problem.

2.3 Procesi i degradimit

Procesi i pjekjes quhet gjithashtu pjekja termike. Procesi është vendosja e vaferës së silikonit në një mjedis me temperaturë të lartë për një periudhë të caktuar kohe për të ndryshuar mikrostrukturën në sipërfaqe ose brenda saj për të arritur një qëllim specifik të procesit.

Parametrat më kritikë në procesin e pjekjes janë temperatura dhe koha. Sa më e lartë të jetë temperatura dhe sa më e gjatë të jetë koha, aq më i lartë është buxheti termik.

Në procesin aktual të prodhimit të qarkut të integruar, buxheti termik kontrollohet rreptësisht. Nëse ka shumë procese pjekjeje në rrjedhën e procesit, buxheti termik mund të shprehet si mbivendosje e trajtimeve të shumta termike.

Megjithatë, me miniaturizimin e nyjeve të procesit, buxheti i lejueshëm termik në të gjithë procesin bëhet gjithnjë e më i vogël, domethënë temperatura e procesit termik me temperaturë të lartë zvogëlohet dhe koha bëhet më e shkurtër.

Zakonisht, procesi i pjekjes kombinohet me implantimin e joneve, depozitimin e filmit të hollë, formimin e silicideve metalike dhe procese të tjera. Më e zakonshme është pjekja termike pas implantimit të joneve.

Implantimi i joneve do të ndikojë në atomet e substratit, duke bërë që ata të shkëputen nga struktura origjinale e rrjetës dhe të dëmtojnë rrjetën e nënshtresës. Pjekja termike mund të riparojë dëmtimin e grilës të shkaktuar nga implantimi i joneve dhe gjithashtu mund të lëvizë atomet e papastërtive të implantuara nga boshllëqet e rrjetës në vendet e rrjetës, duke i aktivizuar ato.

Temperatura e nevojshme për riparimin e dëmtimit të rrjetës është rreth 500°C dhe temperatura e nevojshme për aktivizimin e papastërtive është rreth 950°C. Teorikisht, sa më e gjatë të jetë koha e pjekjes dhe sa më e lartë të jetë temperatura, aq më e lartë është shkalla e aktivizimit të papastërtive, por një buxhet shumë i lartë termik do të çojë në përhapjen e tepërt të papastërtive, duke e bërë procesin të pakontrollueshëm dhe në fund të fundit duke shkaktuar degradim të performancës së pajisjes dhe qarkut.

Prandaj, me zhvillimin e teknologjisë së prodhimit, pjekja tradicionale afatgjatë në furrë është zëvendësuar gradualisht nga pjekja e shpejtë termike (RTA).

Në procesin e prodhimit, disa filma specifikë duhet t'i nënshtrohen një procesi pjekjeje termike pas depozitimit për të ndryshuar disa veti fizike ose kimike të filmit. Për shembull, një film i lirshëm bëhet i dendur, duke ndryshuar shkallën e gravimit të thatë ose të lagësht;

Një tjetër proces pjekjeje i përdorur zakonisht ndodh gjatë formimit të silicit metalik. Filmat metalikë të tillë si kobalti, nikeli, titani, etj. spërkaten në sipërfaqen e vaferës së silikonit dhe pas pjekjes së shpejtë termike në një temperaturë relativisht të ulët, metali dhe silikoni mund të formojnë një aliazh.

Disa metale formojnë faza të ndryshme aliazhi në kushte të ndryshme të temperaturës. Në përgjithësi, shpresohet të formohet një fazë aliazhi me rezistencë më të ulët kontakti dhe rezistencë të trupit gjatë procesit.

Sipas kërkesave të ndryshme të buxhetit termik, procesi i pjekjes ndahet në pjekje në furrë me temperaturë të lartë dhe pjekje të shpejtë termike.

• Pjekja e tubit të furrës me temperaturë të lartë:

Është një metodë tradicionale pjekjeje me temperaturë të lartë, kohë të gjatë pjekjeje dhe buxhet të lartë.

Në disa procese të veçanta, si teknologjia e izolimit të injektimit të oksigjenit për përgatitjen e nënshtresave SOI dhe proceset e difuzionit në puset e thella, përdoret gjerësisht. Procese të tilla në përgjithësi kërkojnë një buxhet më të lartë termik për të marrë një rrjetë të përsosur ose shpërndarje uniforme të papastërtive.

• Pjekja e shpejtë termike:

Është procesi i përpunimit të vaferave të silikonit me ngrohje/ftohje jashtëzakonisht të shpejtë dhe qëndrim të shkurtër në temperaturën e synuar, ndonjëherë i quajtur edhe Përpunimi i Shpejtë Termik (RTP).

Në procesin e formimit të kryqëzimeve ultra të cekëta, pjekja e shpejtë termike arrin një optimizim kompromisi midis riparimit të defektit të rrjetës, aktivizimit të papastërtive dhe minimizimit të difuzionit të papastërtive, dhe është i domosdoshëm në procesin e prodhimit të nyjeve të teknologjisë së avancuar.

Procesi i rritjes/uljes së temperaturës dhe qëndrimi i shkurtër në temperaturën e synuar së bashku përbëjnë buxhetin termik të pjekjes së shpejtë termike.

Pjekja tradicionale e shpejtë termike ka një temperaturë prej rreth 1000°C dhe zgjat disa sekonda. Vitet e fundit, kërkesat për pjekjen e shpejtë termike janë bërë gjithnjë e më të rrepta dhe pjekja me blic, pjekja me majë dhe pjekja me lazer janë zhvilluar gradualisht, me kohët e pjekjes që arrijnë milisekonda dhe madje priren të zhvillohen drejt mikrosekondave dhe nën-mikrosekondave.

3 . Tre pajisje të procesit të ngrohjes

3.1 Pajisjet e difuzionit dhe oksidimit

Procesi i difuzionit përdor kryesisht parimin e difuzionit termik në kushte të temperaturës së lartë (zakonisht 900-1200℃) për të inkorporuar elementë të papastërtive në nënshtresën e silikonit në një thellësi të kërkuar për t'i dhënë asaj një shpërndarje specifike të përqendrimit, në mënyrë që të ndryshojë vetitë elektrike të material dhe formojnë një strukturë pajisje gjysmëpërçuese.

Në teknologjinë e qarkut të integruar të silikonit, procesi i difuzionit përdoret për të bërë nyje PN ose përbërës të tillë si rezistorët, kondensatorët, telat e ndërlidhjes, diodat dhe transistorët në qarqet e integruara, dhe përdoret gjithashtu për izolimin midis komponentëve.

Për shkak të pamundësisë për të kontrolluar me saktësi shpërndarjen e përqendrimit të dopingut, procesi i difuzionit është zëvendësuar gradualisht nga procesi i dopingut të implantimit të joneve në prodhimin e qarqeve të integruara me diametër vaferi 200 mm e lart, por një sasi e vogël ende përdoret në të rënda. proceset e dopingut.

Pajisjet tradicionale të difuzionit janë kryesisht furrat me difuzion horizontal, dhe ka gjithashtu një numër të vogël furrash me difuzion vertikal.

Furra me difuzion horizontal:

Është një pajisje për trajtimin e nxehtësisë e përdorur gjerësisht në procesin e difuzionit të qarqeve të integruara me diametër vaferi më të vogël se 200 mm. Karakteristikat e saj janë se trupi i furrës së ngrohjes, tubi i reagimit dhe vaferat e varkës kuarci janë të vendosura të gjitha horizontalisht, kështu që ka karakteristikat e procesit të uniformitetit të mirë midis vaferave.

Nuk është vetëm një nga pajisjet e rëndësishme të pjesës së përparme në linjën e prodhimit të qarkut të integruar, por gjithashtu përdoret gjerësisht në difuzion, oksidim, pjekje, aliazh dhe procese të tjera në industri të tilla si pajisjet diskrete, pajisjet elektronike të energjisë, pajisjet optoelektronike dhe fibrat optike. .

Furra me difuzion vertikal:

Në përgjithësi i referohet një pajisjeje për trajtimin e nxehtësisë së grupit të përdorur në procesin e qarkut të integruar për vaferat me një diametër prej 200 mm dhe 300 mm, i njohur zakonisht si një furrë vertikale.

Veçoritë strukturore të furrës vertikale të difuzionit janë se trupi i furrës së ngrohjes, tubi i reagimit dhe varka kuarci që mban vaferin vendosen të gjitha vertikalisht dhe vafera vendoset horizontalisht. Ka karakteristikat e uniformitetit të mirë brenda vaferës, shkallës së lartë të automatizimit dhe performancës së qëndrueshme të sistemit, të cilat mund të plotësojnë nevojat e linjave të prodhimit të qarkut të integruar në shkallë të gjerë.

Furra vertikale e difuzionit është një nga pajisjet e rëndësishme në linjën e prodhimit të qarkut të integruar gjysmëpërçues dhe gjithashtu përdoret zakonisht në proceset e ndërlidhura në fushat e pajisjeve elektronike të energjisë (IGBT) e kështu me radhë.

Furra vertikale e difuzionit është e zbatueshme për proceset e oksidimit të tilla si oksidimi i thatë i oksigjenit, oksidimi i sintezës së hidrogjen-oksigjenit, oksidimi i oksinitrit të silikonit dhe proceset e rritjes së filmit të hollë si dioksidi i silikonit, polisilikoni, nitridi i silikonit (Si3N4) dhe depozitimi i shtresës atomike.

Përdoret gjithashtu zakonisht në proceset e pjekjes me temperaturë të lartë, pjekjes së bakrit dhe aliazhit. Për sa i përket procesit të difuzionit, furrat vertikale të difuzionit përdoren ndonjëherë edhe në proceset e rënda të dopingut.

3.2 Pajisjet e pjekjes së shpejtë

Pajisja e përpunimit të shpejtë termik (RTP) është një pajisje për trajtimin e nxehtësisë me një vaferë që mund të rrisë shpejt temperaturën e vaferit në temperaturën e kërkuar nga procesi (200-1300°C) dhe mund ta ftoh shpejt atë. Shpejtësia e ngrohjes/ftohjes është përgjithësisht 20-250°C/s.

Përveç një game të gjerë të burimeve të energjisë dhe kohës së pjekjes, pajisjet RTP kanë edhe performancë të tjera të shkëlqyera të procesit, të tilla si kontrolli i shkëlqyer i buxhetit termik dhe uniformiteti më i mirë i sipërfaqes (veçanërisht për vaferat me përmasa të mëdha), riparimi i dëmtimit të vaferit të shkaktuar nga implantimi i joneve, dhe dhoma të shumta mund të kryejnë hapa të ndryshëm të procesit në të njëjtën kohë.

Përveç kësaj, pajisjet RTP mund të konvertojnë dhe rregullojnë në mënyrë fleksibël dhe të shpejtë gazrat e procesit, në mënyrë që proceset e shumta të trajtimit të nxehtësisë të mund të përfundojnë në të njëjtin proces të trajtimit të nxehtësisë.

Pajisjet RTP përdoren më së shpeshti në pjekjen e shpejtë termike (RTA). Pas implantimit të joneve, pajisjet RTP nevojiten për të riparuar dëmtimet e shkaktuara nga implantimi i joneve, për të aktivizuar protonet e dopuar dhe për të penguar në mënyrë efektive difuzionin e papastërtive.

Në përgjithësi, temperatura për riparimin e defekteve të rrjetës është rreth 500°C, ndërsa 950°C kërkohet për aktivizimin e atomeve të dopuara. Aktivizimi i papastërtive lidhet me kohën dhe temperaturën. Sa më e gjatë të jetë koha dhe sa më e lartë të jetë temperatura, aq më plotësisht aktivizohen papastërtitë, por kjo nuk është e favorshme për të penguar përhapjen e papastërtive.

Për shkak se pajisja RTP ka karakteristikat e rritjes/rënies së shpejtë të temperaturës dhe kohëzgjatjes së shkurtër, procesi i pjekjes pas implantimit të joneve mund të arrijë zgjedhjen optimale të parametrave midis riparimit të defektit të rrjetës, aktivizimit të papastërtive dhe frenimit të difuzionit të papastërtive.

RTA ndahet kryesisht në katër kategoritë e mëposhtme:

(1)Pjekja Spike

Karakteristika e tij është se fokusohet në procesin e shpejtë të ngrohjes/ftohjes, por në thelb nuk ka asnjë proces të ruajtjes së nxehtësisë. Pjekja e majës qëndron në pikën e temperaturës së lartë për një kohë shumë të shkurtër dhe funksioni kryesor i saj është aktivizimi i elementeve të dopingut.

Në aplikimet aktuale, vafera fillon të nxehet me shpejtësi nga një pikë e caktuar e qëndrueshme e temperaturës në pritje dhe ftohet menjëherë pasi të arrijë pikën e temperaturës së synuar.

Meqenëse koha e mirëmbajtjes në pikën e temperaturës së synuar (d.m.th., pika e pikut të temperaturës) është shumë e shkurtër, procesi i pjekjes mund të maksimizojë shkallën e aktivizimit të papastërtive dhe të minimizojë shkallën e difuzionit të papastërtive, ndërkohë që ka karakteristika të mira riparimi të pjekjes së defektit, duke rezultuar në më të larta cilësia e lidhjes dhe rryma më e ulët e rrjedhjes.

Pjekja spike përdoret gjerësisht në proceset e kryqëzimit ultra të cekët pas 65 nm. Parametrat e procesit të pjekjes së thumbave përfshijnë kryesisht temperaturën e pikut, kohën e pikut të qëndrimit, divergjencën e temperaturës dhe rezistencën e vaferës pas procesit.

Sa më e shkurtër të jetë koha e pikut të qëndrimit, aq më mirë. Kryesisht varet nga shkalla e ngrohjes/ftohjes së sistemit të kontrollit të temperaturës, por atmosfera e zgjedhur e gazit të procesit ndonjëherë ka gjithashtu një ndikim të caktuar në të.

Për shembull, heliumi ka një vëllim të vogël atomik dhe një shpejtësi të shpejtë difuzioni, i cili është i favorshëm për transferimin e shpejtë dhe uniform të nxehtësisë dhe mund të zvogëlojë gjerësinë e pikut ose kohën e qëndrimit të pikut. Prandaj, heliumi nganjëherë zgjidhet për të ndihmuar ngrohjen dhe ftohjen.

(2)Pjekja e llambës

Teknologjia e pjekjes së llambave përdoret gjerësisht. Llambat halogjene zakonisht përdoren si burime nxehtësie me pjekje të shpejtë. Shkalla e tyre e lartë e ngrohjes/ftohjes dhe kontrolli i saktë i temperaturës mund të plotësojnë kërkesat e proceseve të prodhimit mbi 65 nm.

Megjithatë, nuk mund të përmbushë plotësisht kërkesat e rrepta të procesit 45 nm (pas procesit 45 nm, kur ndodh kontakti nikel-silikon i LSI logjik, vaferi duhet të nxehet shpejt nga 200°C në mbi 1000°C brenda milisekondave, kështu që përgjithësisht kërkohet pjekja me lazer).

(3)Pjekja me lazer

Pjekja me lazer është procesi i përdorimit të drejtpërdrejtë të lazerit për të rritur shpejt temperaturën e sipërfaqes së vaferit derisa të jetë e mjaftueshme për të shkrirë kristalin e silikonit, duke e bërë atë shumë të aktivizuar.

Përparësitë e pjekjes me lazer janë ngrohja jashtëzakonisht e shpejtë dhe kontrolli i ndjeshëm. Nuk kërkon ngrohje të filamentit dhe në thelb nuk ka probleme me vonesën e temperaturës dhe jetëgjatësinë e filamentit.

Megjithatë, nga pikëpamja teknike, pjekja me lazer ka probleme me rrymën e rrjedhjes dhe defekte të mbetjeve, të cilat gjithashtu do të kenë një ndikim të caktuar në performancën e pajisjes.

(4)Pjekja me Flash

Pjekja flash është një teknologji e pjekjes që përdor rrezatim me intensitet të lartë për të kryer pjekjen me majë në vaferë në një temperaturë specifike parangrohjeje.

Vaferi nxehet paraprakisht në 600-800°C dhe më pas përdoret rrezatimi me intensitet të lartë për rrezatim pulsi me kohë të shkurtër. Kur temperatura maksimale e vaferit arrin temperaturën e kërkuar të pjekjes, rrezatimi fiket menjëherë.

Pajisjet RTP përdoren gjithnjë e më shumë në prodhimin e avancuar të qarkut të integruar.

Përveç përdorimit të gjerë në proceset RTA, pajisjet RTP kanë filluar të përdoren edhe në oksidimin e shpejtë termik, nitridimin e shpejtë termik, difuzionin e shpejtë termik, depozitimin e shpejtë të avullit kimik, si dhe prodhimin e silicideve metalike dhe proceset epitaksiale.

—————————————————————————————————————————————— ---

Semicera mund të sigurojëpjesë grafiti,ndjesi e butë/e ngurtë,pjesë të karbitit të silikonit,Pjesë karabit silikoni CVD, dhePjesë të veshura me SiC/TaCme proces të plotë gjysmëpërçues në 30 ditë.

Nëse jeni të interesuar për produktet gjysmëpërçuese të mësipërme,ju lutemi mos hezitoni të na kontaktoni herën e parë.

Tel: +86-13373889683

WhatsAPP: +86-15957878134

Email: sales01@semi-cera.com