1. Обзор
Жылытуу, ошондой эле термикалык иштетүү катары белгилүү, жогорку температурада иштеген өндүрүш жол-жоболорун билдирет, алюминий эрүү чекити караганда, адатта, жогору.
Жылытуу процесси, адатта, жогорку температуралуу меште ишке ашырылат жана жарым өткөргүч өндүрүшүндө кристаллдык кемчиликтерди оңдоо үчүн кычкылдануу, аралашмалардын диффузиясы жана күйдүрүү сыяктуу негизги процесстерди камтыйт.
Кычкылдануу: Бул кремний пластинкасы кычкылтек же суу буусу сыяктуу кычкылдантуучу атмосферага жайгаштырылып, кремний пластинкасынын бетинде оксид пленкасын пайда кылуу үчүн химиялык реакцияны пайда кылган процесс.
Тамаксыздыктын диффузиясы: кремнийдин субстратына аралашма элементтерин процесстин талаптарына ылайык киргизүү үчүн жогорку температуралык шарттарда жылуулук диффузиянын принциптерин колдонууну билдирет, ал белгилүү бир концентрация бөлүштүрүүгө ээ, ошону менен кремний материалынын электрдик касиеттерин өзгөртөт.
Күйдөтүү ион имплантациясынан келип чыккан тордогу кемчиликтерди оңдоо үчүн иондук имплантациядан кийин кремний пластинасын жылытуу процессин билдирет.
кычкылдануу / диффузия / күйдүрүү үчүн колдонулган жабдуулардын үч негизги түрү бар:
- Горизонталдык меш;
- Вертикалдуу меш;
- Тез жылытуу меши: тез жылуулук менен дарылоочу жабдуулар
Салттуу жылуулук менен дарылоо процесстери негизинен иондук имплантациядан келип чыккан зыянды жоюу үчүн узак мөөнөттүү жогорку температурадагы дарылоону колдонушат, бирок анын кемчиликтери – кемчиликтерди толук жок кылуу жана имплантацияланган аралашмалардын активдештирүү натыйжалуулугу төмөн.
Мындан тышкары, жогорку күйдүрүү температурасына жана узак убакытка байланыштуу, ыпластыктын кайра бөлүштүрүлүшү мүмкүн, бул көп сандагы аралашмалардын диффузияланышына алып келет жана тайыз түйүндөрдүн жана тар аралашмалардын бөлүштүрүлүшүнүн талаптарына жооп бербейт.
Тез термикалык иштетүүчү (RTP) жабдууларды колдонуу менен иондук пластиналарды тез термикалык күйдүрүү – бул бүт пластинаны белгилүү бир температурага чейин (негизинен 400-1300°С) өтө кыска убакытта ысытуучу жылуулук менен дарылоо ыкмасы.
Меш жылытуу менен салыштырганда, ал азыраак жылуулук бюджетинин, допинг зонасында аралашмалардын кыймылынын азыраак диапазонунун, азыраак булгануунун жана кайра иштетүү убактысынын кыскартылышынын артыкчылыктарына ээ.
Тез термикалык күйгүзүү процесси ар кандай энергия булактарын колдоно алат жана күйдүрүү убактысынын диапазону абдан кенен (100дөн 10-9с чейин, мисалы, лампаны күйдүрүү, лазердик күйдүрүү ж.б.). Бул ыпластыктын кайра бөлүштүрүлүшүн эффективдүү басаңдатуу менен булганууну толугу менен активдештире алат. Учурда ал диаметри 200 ммден ашкан пластинкалардын жогорку интегралдык микросхемаларын өндүрүү процесстеринде кеңири колдонулат.
2. Экинчи жылытуу процесси
2.1 Кычкылдануу процесси
Интегралдык микросхемалардын өндүрүш процессинде кремний оксиди пленкаларын түзүүнүн эки ыкмасы бар: термикалык кычкылдануу жана чөкүү.
Кычкылдануу процесси кремний пластинкаларынын бетинде термикалык кычкылдануу жолу менен SiO2 пайда болуу процессин билдирет. Термикалык кычкылдануу жолу менен пайда болгон SiO2 пленкасы интегралдык микросхемадагы өндүрүш процессинде анын жогорку электр изоляциялык касиеттерине жана процесстин максатка ылайыктуулугуна байланыштуу кеңири колдонулат.
Анын эң маанилүү колдонмолору төмөнкүлөр:
- Түзмөктөрдү чийилүүдөн жана булгануудан коргоо;
- заряддуу алып жүрүүчүлөрдүн талаа изоляциясын чектөө (беттик пассивация);
- Дарбаза оксидиндеги же сактоочу клетканын структураларындагы диэлектрдик материалдар;
- Допингде импланттарды маскалоо;
- Металл өткөргүч катмарларынын ортосундагы диэлектрдик катмар.
(1)Аппаратты коргоо жана изоляциялоо
Вафли (кремний пластинкасы) бетинде өстүрүлгөн SiO2 кремнийдин ичиндеги сезгич түзүлүштөрдү изоляциялоо жана коргоо үчүн эффективдүү тосмо катмар катары кызмат кыла алат.
SiO2 катуу жана тешиксиз (тығыз) материал болгондуктан, кремний бетиндеги активдүү түзүлүштөрдү эффективдүү изоляциялоо үчүн колдонсо болот. Катуу SiO2 катмары кремний пластинасын чийиктерден жана өндүрүш процессинде пайда болушу мүмкүн болгон зыяндан коргойт.
(2)Беттик пассивация
Беттик пассивация Термикалык жактан өстүрүлгөн SiO2дин негизги артыкчылыгы кремнийдин беттик абалынын тыгыздыгын анын салбыраган байланыштарын чектөө аркылуу азайтышы мүмкүн, бул эффект беттик пассивация деп аталат.
Ал электрдик деградацияны алдын алат жана нымдуулук, иондор же башка тышкы булгоочу заттардан келип чыккан агып кетүү жолун азайтат. Катуу SiO2 катмары Si-ны чийүүдөн жана өндүрүштөн кийинки процессте пайда болуучу зыяндан коргойт.
Si бетинде өскөн SiO2 катмары Si бетиндеги электрдик активдүү булгоочу заттарды (мобилдик иондун булгануусу) байланыштыра алат. Пассивация түйүндөрдүн агып кетүү агымын көзөмөлдөө жана туруктуу дарбаза оксиддерин өстүрүү үчүн да маанилүү.
Жогорку сапаттагы пассивация катмары катары, оксид катмарынын бир калыпта калыңдыгы, тешиктери жана боштуктары жок сыяктуу сапат талаптары бар.
Si беттик пассивация катмары катары кычкыл катмарын колдонуунун дагы бир фактору оксид катмарынын калыңдыгы болуп саналат. Кремний бетинде заряддын топтолушуна байланыштуу металл катмарынын заряддалышына жол бербөө үчүн оксид катмары жетиштүү калың болушу керек, бул кадимки конденсаторлордун зарядын сактоо жана бузулуу мүнөздөмөлөрүнө окшош.
SiO2 да Si үчүн абдан окшош жылуулук кеңейүү коэффициентине ээ. Кремний пластиналары жогорку температурадагы процесстерде кеңейип, муздатуу учурунда жыйрылышы.
SiO2 термикалык процесс учурунда кремний пластинкасынын ийилишин азайткан Si ге жакын ылдамдыкта кеңейет же жыйрылады. Бул ошондой эле пленканын стрессинен улам кремний бетинен оксид пленкасынын бөлүнүшүнө жол бербейт.
(3)Дарбаза оксидинин диэлектриги
MOS технологиясында эң көп колдонулган жана маанилүү дарбаза кычкыл структурасы үчүн диэлектрдик материал катары өтө ичке кычкыл катмары колдонулат. Дарбаза кычкыл катмары жана анын астындагы Si жогорку сапаттагы жана туруктуулуктун өзгөчөлүктөрүнө ээ болгондуктан, дарбаза оксидинин катмары жалпысынан жылуулуктун өсүшү менен алынат.
SiO2 жогорку диэлектрдик күчкө (107V/m) жана жогорку каршылыкка (болжол менен 1017Ω·см) ээ.
MOS аппараттардын ишенимдүүлүгүнүн ачкычы дарбаза кычкыл катмарынын бүтүндүгү болуп саналат. MOS түзүлүштөрүндөгү дарбаза структурасы токтун агымын көзөмөлдөйт. Бул оксид талаа эффекти технологиясына негизделген микрочиптердин иштешинин негизи болгондуктан,
Ошондуктан, жогорку сапаты, мыкты пленка калыңдыгы бирдей жана аралашмалардын жоктугу анын негизги талаптары болуп саналат. Дарбаза оксидинин структурасынын функциясын начарлатышы мүмкүн болгон ар кандай булгануу катуу көзөмөлгө алынышы керек.
(4)Допинг тосмо
SiO2 кремний бетин тандап допинг үчүн натыйжалуу маска катмары катары колдонулушу мүмкүн. Кремний бетинде оксид катмары пайда болгондон кийин, масканын тунук бөлүгүндөгү SiO2 допингдик материал кремний пластинкасына кире турган терезени түзүү үчүн оюлат.
Терезе жок жерлерде оксид кремнийдин бетин коргоп, ыпластыктын диффузияланышына жол бербейт, ошентип, аралашмаларды тандап имплантациялоого мүмкүндүк берет.
Dopants SiO2 менен салыштырмалуу жай кыймылдашат, ошондуктан кошумчаларды бөгөттөө үчүн жука оксид катмары гана керек (бул ылдамдык температурага көз каранды экенин эске алыңыз).
Жука оксид катмары (мисалы, калыңдыгы 150 Å) ион имплантациялоо талап кылынган жерлерде да колдонулушу мүмкүн, ал кремний бетине зыян келтирүүнү азайтуу үчүн колдонулушу мүмкүн.
Ал ошондой эле канализация эффектин азайтып, аралашмаларды имплантациялоо учурунда кошулуу тереңдигин жакшыраак көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет. Имплантациядан кийин оксидди фтор кислотасы менен тандап алып, кремнийдин бетин кайра тегиз кылып алса болот.
(5)Металл катмарларынын ортосундагы диэлектрик катмар
SiO2 нормалдуу шарттарда электр тогун өткөрбөйт, ошондуктан микрочиптерде металл катмарларынын ортосундагы эффективдүү изолятор болуп саналат. SiO2 зымдагы изолятор кыска туташуулардын алдын алган сыяктуу, үстүнкү металл катмары менен төмөнкү металл катмарынын ортосундагы кыска туташуулардын алдын алат.
Оксидге карата сапат талабы - анын тешиктери жана боштуктары жок. Көбүнчө эффективдүү суюктукту алуу үчүн допинг колдонулат, бул булгануунун диффузиясын жакшыраак азайтат. Ал, адатта, термикалык өсүш эмес, химиялык буу катмары менен алынат.
Реакция газына жараша кычкылдануу процесси адатта төмөнкүлөргө бөлүнөт:
- Кургак кычкылтек кычкылдануусу: Si + O2→SiO2;
- нымдуу кычкылтек кычкылданышы: 2H2O (суу буусу) + Si→SiO2+2H2;
- Хлор кошулган кычкылдануу: Хлор газы, мисалы, суутек хлориди (HCl), дихлорэтилен DCE (C2H2Cl2) же анын туундулары кычкылтекке кычкылдануу ылдамдыгын жана оксид катмарынын сапатын жакшыртуу үчүн кошулат.
(1)Кургак кычкылтектин кычкылдануу процесси: Реакциядагы газдагы кычкылтек молекулалары мурда пайда болгон оксид катмары аркылуу таралып, SiO2 менен Si ортосундагы интерфейске жетип, Si менен реакцияга кирип, SiO2 катмарын пайда кылат.
Кургак кычкылтектин кычкылдануусу менен даярдалган SiO2 тыгыз түзүлүшкө, бирдей жоондукка, инъекция жана диффузия үчүн күчтүү маскалоо жөндөмүнө жана процесстин кайталануучулукка ээ. Анын кемчилиги - өсүү темпи жай.
Бул ыкма көбүнчө жогорку сапаттагы кычкылдануу үчүн колдонулат, мисалы, дарбазалык диэлектрдик кычкылдануу, жука буфердик катмардын кычкылдануусу же коюу буфердик катмардын кычкылдануусу учурунда кычкылданууну баштоо жана кычкылданууну токтотуу үчүн.
(2)Нымдуу кычкылтектин кычкылдануу процесси: Суу буусу кычкылтек менен түздөн-түз жүргүзүлүшү мүмкүн, же суутек менен кычкылтектин реакциясы аркылуу алынышы мүмкүн. Кычкылдануу ылдамдыгын суутектин же суунун буусунун кычкылтектин жарым-жартылай басымынын катышын өзгөртүү аркылуу өзгөртүүгө болот.
Белгилей кетсек, коопсуздукту камсыз кылуу үчүн суутек менен кычкылтектин катышы 1,88:1ден ашпашы керек. Нымдуу кычкылтек кычкылдануусу реакция газында кычкылтектин да, суу буусунун да болушу менен шартталган, ал эми суу буусу жогорку температурада суутек кычкылына (H2O) ажырайт.
Кремний кычкылындагы суутек кычкылынын диффузия ылдамдыгы кычкылтекке караганда бир топ ылдамыраак, ошондуктан нымдуу кычкылтектин кычкылдануу ылдамдыгы кургак кычкылтектин кычкылдануу ылдамдыгынан болжол менен бир даражага жогору.
(3)Хлор кошулган кычкылдануу процесси: Салттуу кургак кычкылтек кычкылдануу жана нымдуу кычкылтек кычкылдануудан тышкары, хлор газы, мисалы, суутек хлориди (HCl), дихлорэтилен DCE (C2H2Cl2) же анын туундулары кычкылтекке кычкылдануу ылдамдыгын жана оксид катмарынын сапатын жакшыртуу үчүн кошулса болот. .
Кычкылдануу ылдамдыгынын жогорулашынын негизги себеби, окистенүү үчүн хлор кошулганда реагенттин курамында кычкылданууну тездете турган суу буусу гана болбостон, хлор да Si жана SiO2 ортосундагы интерфейске жакын жерде топтолот. Кычкылтектин катышуусунда хлорсилиций бирикмелери оңой эле кремний оксидине айланат, ал кычкылданууну катализдей алат.
Оксид катмарынын сапатын жакшыртуунун негизги себеби, оксид катмарындагы хлор атомдору натрий иондорунун активдүүлүгүн тазалай алат, ошону менен жабдуулардын жана технологиялык чийки заттын натрий иондору менен булгануусунан келип чыккан кычкылдануу кемчиликтерин азайтат. Ошондуктан, хлор допинг көпчүлүк кургак кычкылтек кычкылдануу процесстерине катышат.
2.2 Диффузия процесси
Салттуу диффузия деп заттардын жогорку концентрациялуу аймактардан азыраак концентрациялуу аймактарга бирдей бөлүштүрүлгөнгө чейин өтүшүн билдирет. Диффузия процесси Фик мыйзамы боюнча жүрөт. Диффузия эки же андан көп заттардын ортосунда болушу мүмкүн, ал эми ар кандай аймактардын ортосундагы концентрация жана температура айырмасы заттардын таралышын бирдей тең салмактуулук абалына алып келет.
Жарым өткөргүч материалдардын эң маанилүү касиеттеринин бири, алардын өткөргүчтүгүн ар кандай типтеги же концентрациядагы кошумча заттарды кошуу менен жөнгө салууга болот. Интегралдык микросхемалардын өндүрүшүндө бул процесс адатта допинг же диффузиялык процесстер аркылуу ишке ашат.
Дизайн максаттарына жараша, кремний, германий же III-V кошулмалар сыяктуу жарым өткөргүч материалдар донордук аралашмалар же акцептордук аралашмалар менен допинг жүргүзүү жолу менен N-тип же P-типтүү эки башка жарым өткөргүч касиетке ээ боло алышат.
Жарым өткөргүчтөрдүн допинги негизинен эки ыкма аркылуу ишке ашырылат: диффузиялык же иондук имплантация, ар бири өзүнүн өзгөчөлүктөрүнө ээ:
Диффузиялык допинг арзаныраак, бирок допингдик материалдын концентрациясын жана тереңдигин так көзөмөлдөө мүмкүн эмес;
Иондук имплантация салыштырмалуу кымбат болсо да, ал кошулма концентрациясынын профилдерин так көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет.
1970-жылдарга чейин интегралдык микросхемалардын графикасынын өзгөчөлүгүнүн өлчөмү 10μm тартибинде болгон жана допинг үчүн адатта салттуу жылуулук диффузиялык технологиясы колдонулган.
Диффузия процесси негизинен жарым өткөргүч материалдарды өзгөртүү үчүн колдонулат. Жарым өткөргүч материалдарга түрдүү заттарды диффузиялоо аркылуу алардын өткөргүчтүгүн жана башка физикалык касиеттерин өзгөртүүгө болот.
Мисалы, бордун үч валенттүү элементин кремнийге диффузиялоо аркылуу Р тибиндеги жарым өткөргүч пайда болот; фосфордун же мышьяктын беш валенттүү элементтерин аралаштыруу менен N-типтеги жарым өткөргүч пайда болот. Көбүрөөк тешиктери бар P тибиндеги жарым өткөргүч көп электрондору бар N тибиндеги жарым өткөргүч менен контактта болгондо, PN түйүнү пайда болот.
Функциялардын өлчөмдөрү кичирейген сайын изотроптук диффузия процесси коштоочу заттардын калкан оксид катмарынын башка тарабына диффузияланышына мүмкүндүк берет, бул жанаша жайгашкан аймактардын ортосунда шортторду пайда кылат.
Кээ бир атайын колдонууларды кошпогондо (мисалы, бир калыпта бөлүштүрүлгөн жогорку чыңалууга туруктуу аймактарды түзүү үчүн узак мөөнөттүү диффузия), диффузия процесси акырындык менен ион имплантациясына алмашты.
Бирок, 10 нмден төмөн технологиялык генерацияда, үч өлчөмдүү фин талаа эффектиси транзисторундагы (FinFET) финдин өлчөмү өтө кичинекей болгондуктан, ион имплантациясы анын кичинекей түзүлүшүнө зыян келтирет. Катуу булактын диффузиялык процессин колдонуу бул маселени чечиши мүмкүн.
2.3 Деградация процесси
Күйүү процесси термикалык күйгүзүү деп да аталат. Процесс белгилүү бир процесс максатына жетүү үчүн кремний пластинкасынын бетиндеги же ичиндеги микроструктураны өзгөртүү үчүн белгилүү бир убакытка кремний пластинасын жогорку температуралык чөйрөдө жайгаштыруу болуп саналат.
Күйүү процессиндеги эң маанилүү параметрлер температура жана убакыт болуп саналат. Температура канчалык жогору болсо жана убакыт канчалык көп болсо, жылуулук бюджети ошончолук жогору.
Иш жүзүндө интегралдык микросхемалардын өндүрүш процессинде жылуулук бюджети катуу көзөмөлдөнөт. Эгерде процесстин агымында бир нече күйгүзүү процесстери бар болсо, жылуулук бюджетин бир нече жылуулук дарылоонун суперпозициясы катары көрсөтсө болот.
Бирок, процесс түйүндөрүнүн кичирейтилиши менен бүт процесстеги жол берилген жылуулук бюджети кичирейип, кичирейет, башкача айтканда, жогорку температурадагы жылуулук процессинин температурасы төмөндөйт жана убакыт кыскарат.
Адатта, күйгүзүү процесси иондук имплантация, ичке пленка коюу, металл силициддерин түзүү жана башка процесстер менен айкалышат. Эң кеңири таралганы иондук имплантациядан кийин термикалык күйдүрүү.
Иондук имплантация субстраттын атомдоруна таасир этип, алардын баштапкы тор түзүмүнөн ажырап, субстрат торуна зыян келтирет. Термикалык күйгүзүү иондук имплантациядан келип чыккан тордун бузулушун оңдой алат, ошондой эле имплантацияланган ыплас атомдорду торлордун боштуктарынан торлордун жерлерине жылдырып, ошону менен аларды активдештире алат.
Тордун бузулушун оңдоо үчүн талап кылынган температура болжол менен 500°C, ал эми ыпластыктын активдешүүсү үчүн талап кылынган температура болжол менен 950°C. Теорияда, күйдүрүү убактысы канчалык узак болсо жана температура ошончолук жогору болсо, аралашмалардын активдешүү ылдамдыгы ошончолук жогору болот, бирок өтө жогору жылуулук бюджети аралашмалардын ашыкча диффузиясына алып келип, процессти көзөмөлдөнбөйт жана акырында аппараттын жана схеманын иштешинин начарлашына алып келет.
Ошондуктан, өндүрүш технологиясын өнүктүрүү менен, салттуу узак мөөнөттүү мешке күйдүрүү акырындык менен тез термикалык күйдүрүү (RTA) менен алмаштырылган.
Өндүрүш процессинде, кээ бир конкреттүү тасмалар пленканын айрым физикалык же химиялык касиеттерин өзгөртүү үчүн чөккөндөн кийин термикалык күйгүзүү процессинен өтүшү керек. Мисалы, бир борпоң пленка тыгыз болуп, анын кургак же нымдуу оюу ылдамдыгын өзгөртүү;
Дагы бир кеңири колдонулган күйдүрүү процесси металл силицидинин пайда болушу учурунда пайда болот. Кобальт, никель, титан ж.б. сыяктуу металл пленкалар кремний пластинкасынын бетине чачылат жана салыштырмалуу төмөн температурада тез термикалык күйгүзгөндөн кийин металл жана кремний эритме түзүшү мүмкүн.
Кээ бир металлдар ар кандай температура шарттарында эритме фазаларын түзөт. Жалпысынан алганда, процесстин жүрүшүндө төмөнкү контакт каршылыгы жана дененин каршылыгы менен эритме фазасын түзүү үмүттөнүүдө.
ар кандай жылуулук бюджеттин талаптарына ылайык, annealing жараяны жогорку температура мештин annealing жана тез термикалык annealing бөлүнөт.
- Жогорку температурадагы меш түтүгүн күйгүзүү:
Бул жогорку температура, узак annealing убакыт жана жогорку бюджет менен салттуу күйдүрүү ыкмасы болуп саналат.
Кээ бир атайын процесстерде, мисалы, SOI субстраттарын даярдоо үчүн кычкылтек инъекциясын изоляциялоо технологиясы жана терең скважинадагы диффузиялык процесстер кеңири колдонулат. Мындай процесстер кемчиликсиз тор же аралашмалардын бирдей бөлүштүрүлүшүн алуу үчүн көбүнчө жогорку жылуулук бюджетин талап кылат.
- Тез термикалык күйгүзүү:
Бул кремний пластиналарды өтө тез ысытуу/муздатуу жана максаттуу температурада кыска мөөнөттө иштетүү процесси, кээде тез термикалык иштетүү (RTP) деп да аталат.
Ультра тайыз түйүндөрдү түзүү процессинде тез термикалык күйгүзүү тор кемтигин оңдоо, аралашмаларды активдештирүү жана ыпластыктын диффузиясын минималдаштыруу ортосунда компромисстик оптималдаштырууга жетишет жана алдыңкы технология түйүндөрүнүн өндүрүш процессинде зарыл.
Температуранын көтөрүлүшү/түшүрүү процесси жана максаттуу температурада кыска убакыт бирге тез термикалык күйдүрүүнүн жылуулук бюджетин түзөт.
Салттуу тез термикалык күйгүзүү болжол менен 1000°C температурага ээ жана секунданы талап кылат. Акыркы жылдары, тез термикалык күйдүрүү үчүн талаптар барган сайын катаал болуп калды, жана жаркыраган күйдүрүү, шип менен күйдүрүү жана лазердик күйдүрүү акырындык менен өнүгүп, күйдүрүү убакыттары миллисекунддорго жетип, ал тургай микросекунддарга жана суб-микросекунддарга чейин өнүгүү тенденциясына ээ болду.
3 . Үч жылытуу процессинин жабдуулары
3.1 Диффузия жана кычкылдандыруу жабдуулары
Диффузия процесси негизинен жогорку температурада (көбүнчө 900-1200 ℃) жылуулук диффузия принцибинин электрдик касиеттерин өзгөртүү үчүн кремний субстратына керектүү тереңдикте аралашма элементтерин киргизүү үчүн, ага белгилүү бир концентрация бөлүштүрүүнү берет. материал жана жарым өткөргүч түзүлүш структурасын түзөт.
Кремний интегралдык микросхемасынын технологиясында диффузия процесси PN түйүндөрүн же интегралдык микросхемалардагы резисторлор, конденсаторлор, бири-бирине туташуу зымдары, диоддор жана транзисторлор сыяктуу компоненттерди жасоо үчүн колдонулат, ошондой эле компоненттердин ортосундагы обочолонуу үчүн колдонулат.
Допинг концентрациясынын бөлүштүрүлүшүн так көзөмөлдөө мүмкүн болбогондуктан, диффузиялык процесс акырындык менен пластинка диаметри 200 мм жана андан жогору интегралдык микросхемаларды өндүрүүдө ион имплантациялоочу допинг процессине алмашты, бирок анча чоң эмес көлөмү дагы эле оор допинг процесстери.
Салттуу диффузиялык жабдуулар негизинен горизонталдуу диффузиялык мештер болуп саналат, ошондой эле вертикалдуу диффузиялык мештердин аз саны бар.
Горизонталдык диффузиялык меш:
Бул диаметри 200 ммден ашпаган интегралдык микросхемалардын диффузиялык процессинде кеңири колдонулган жылуулук тазалоочу жабдуу. Анын мүнөздөмөлөрү жылытуу мешинин корпусу, реакциялык түтүк жана пластиналарды ташыган кварц кайыгынын бардыгы горизонталдуу жайгаштырылган, ошондуктан ал пластинкалардын ортосунда жакшы бирдейликтин процесстик мүнөздөмөсүнө ээ.
Бул интегралдык микросхемалардын өндүрүш линиясындагы маанилүү алдыңкы жабдуулардын бири гана эмес, ошондой эле диффузия, кычкылдануу, күйдүрүү, эритмелөө жана дискреттик түзүлүштөр, электр-электрондук шаймандар, оптоэлектрондук түзүлүштөр жана оптикалык булалар сыяктуу тармактарда кеңири колдонулат. .
Вертикалдуу диффузиялык меш:
Негизинен диаметри 200 мм жана 300 мм болгон пластиналар үчүн интегралдык микросхема процессинде колдонулган, адатта вертикалдуу меш катары белгилүү болгон жылуулук тазалоочу жабдуулардын партиясын билдирет.
Вертикалдык диффузиялык мештин структуралык өзгөчөлүктөрү: жылытуу мешинин корпусу, реакциялык түтүк жана пластинаны алып жүрүүчү кварц кайыгынын баары вертикалдуу, ал эми пластинка туурасынан жайгаштырылган. Бул ири масштабдуу интегралдык микросхемалардын өндүрүш линияларынын муктаждыктарын канааттандыра ала турган пластинанын ичинде жакшы бирдейликтин, автоматташтыруунун жогорку даражасынын жана системанын туруктуу иштешинин өзгөчөлүктөрүнө ээ.
тик диффузиялык меш жарым өткөргүч интегралдык микросхема өндүрүш линиясында маанилүү жабдуулардын бири болуп саналат жана ошондой эле, адатта, электр электрондук аппараттар (IGBT) жана башка тармактарда тиешелүү жараяндарда колдонулат.
тик диффузиялык меш, мисалы, кургак кычкылтек кычкылдануу, суутек-кычкылтек синтези кычкылдануу, кремний oxynitride кычкылдануу жана кремний диоксиди, polysilicon, кремний нитриди (Si3N4) жана атомдук катмары катары ичке пленка өсүү жараяндары үчүн колдонулат.
Ошондой эле, адатта, жогорку температура annealing, жез annealing жана эритме жараяндарды колдонулат. Диффузия процесси жагынан тик диффузиялык мештер кээде оор допинг процесстеринде да колдонулат.
3.2 Тез күйдүрүү жабдуулары
Тез термикалык иштетүүчү (RTP) жабдуулары – бул пластинканын температурасын процесс талап кылган температурага (200-1300°С) чейин тез көтөрө турган жана аны тез муздата ала турган бир пластинкалуу жылуулук иштетүүчү жабдуу. Жылытуу/муздатуу ылдамдыгы жалпысынан 20-250°С/сек.
Энергия булактарынын кеңири спектринен жана күйгүзүү убактысынан тышкары, RTP жабдуулары дагы башка мыкты процесстерге ээ, мисалы, мыкты жылуулук бюджетин башкаруу жана беттин бирдейлиги (айрыкча, чоң өлчөмдөгү пластиналар үчүн), ион имплантациясынан келип чыккан пластинанын бузулушун оңдоо жана бир нече камералар бир эле учурда ар кандай процесс баскычтарын иштете алат.
Мындан тышкары, RTP жабдуулары ийкемдүү жана тез технологиялык газдарды айландыра жана тууралай алат, ошондуктан бир нече жылуулук менен дарылоо процесстери бир эле жылуулук менен дарылоо процессинде бүтүшү мүмкүн.
RTP жабдуулары көбүнчө тез термикалык күйдүрүүдө (RTA) колдонулат. Иондук имплантациядан кийин RTP жабдуулары ион имплантациясынан келип чыккан зыянды оңдоо, протондорду активдештирүү жана ыпластыктын диффузиясын натыйжалуу токтотуу үчүн керек.
Жалпысынан алганда, тор кемчиликтерин оңдоо үчүн температура болжол менен 500 ° C, ал эми 950 ° C кошулган атомдорду активдештирүү үчүн талап кылынат. Кошумчалардын активдешүүсү убакыт жана температура менен байланыштуу. Убакыт канчалык узун болсо жана температура ошончолук жогору болсо, аралашмалар ошончолук толук активдешет, бирок бул аралашмалардын диффузиясын токтотууга шарт түзбөйт.
RTP жабдыгы тез температуранын көтөрүлүү/түшүрүү жана кыска мөөнөттүү өзгөчөлүктөрүнө ээ болгондуктан, ион имплантациясынан кийин күйдүрүү процесси тор кемтигин оңдоо, ыпластык активдештирүү жана ыпластыктын диффузиясын бөгөттөө арасында оптималдуу параметр тандоого жетише алат.
RTA негизинен төмөнкү төрт категорияга бөлүнөт:
(1)Spike Annealing
Анын өзгөчөлүгү, ал тез жылытуу/муздатуу процессине багытталган, бирок негизинен жылуулукту сактоо процесси жок. Чачты күйгүзүү жогорку температура чекитинде өтө кыска убакытка калат жана анын негизги милдети допинг элементтерин активдештирүү болуп саналат.
Иш жүзүндөгү колдонмолордо пластинка белгилүү бир стабилдүү күтүүчү температуралык чекиттен тез ысый баштайт жана максаттуу температура чекитине жеткенден кийин дароо муздайт.
Температуранын максаттуу чекитинде (б.а., температуранын эң жогорку чекисинде) тейлөө убактысы өтө кыска болгондуктан, күйдүрүү процесси ыпластыктын активдешүү даражасын максималдуу түрдө көбөйтүп, ыпластыктын диффузиясынын даражасын минимумга түшүрө алат, ошол эле учурда кемчиликти күйдүрүүнүн жакшы оңдоо өзгөчөлүктөрүнө ээ, натыйжада байланыш сапаты жана төмөнкү агып чыгуу агымы.
Spike annealing 65нмден кийин өтө тайыз кошулуу процесстеринде кеңири колдонулат. Чачты күйгүзүү процессинин параметрлери негизинен эң жогорку температураны, эң жогорку убакытты, температуранын дивергенциясын жана процесстен кийинки пластинкага каршылыкты камтыйт.
Пик жашоо убактысы канчалык кыска болсо, ошончолук жакшы. Бул негизинен температураны көзөмөлдөө тутумунун жылытуу/муздатуу ылдамдыгынан көз каранды, бирок тандалган процесс газ атмосферасы да ага белгилүү бир таасирин тийгизет.
Мисалы, гелий кичинекей атомдук көлөмгө жана тез диффузия ылдамдыгына ээ, бул тез жана бирдей жылуулук өткөрүүгө шарт түзөт жана чокусунун туурасын же чокусу жашоо убактысын кыскарта алат. Ошондуктан, гелий кээде жылытууга жана муздатууга жардам берүү үчүн тандалат.
(2)Лампаны күйгүзүү
Лампаны күйдүрүү технологиясы кеңири колдонулат. Галогендик лампалар көбүнчө тез күйүүчү жылуулук булактары катары колдонулат. Алардын жогорку жылытуу/муздатуу ылдамдыгы жана так температураны көзөмөлдөө 65нмден жогору өндүрүш процесстеринин талаптарына жооп бере алат.
Бирок, ал 45 нм процессинин катуу талаптарына толук жооп бере албайт (45 нм процессинен кийин, LSI логикасынын никель-кремний контакты пайда болгондо, пластинаны миллисекунд ичинде 200°Cден 1000°Cге чейин тез ысытуу керек, ошондуктан лазер менен күйдүрүү жалпысынан талап кылынат).
(3)Лазердик күйгүзүү
Лазердик күйдүрүү - бул кремний кристалын эритүү үчүн жетиштүү болгонго чейин пластинанын бетинин температурасын тез жогорулатуу үчүн лазерди түздөн-түз колдонуу процесси, аны жогорку активдештирүү.
Лазердик күйдүрүүнүн артыкчылыктары өтө тез ысытуу жана сезгич башкаруу. Ал жипти жылытууну талап кылбайт жана негизинен температуранын артта калуусу жана жиптин иштөө мөөнөтү менен эч кандай көйгөйлөр жок.
Бирок, техникалык көз караштан алганда, лазердик күйгүзүү, агып кетүү агымы жана калдык кемтик көйгөйлөрүнө ээ, бул да аппараттын иштешине белгилүү бир таасирин тийгизет.
(4)Flash Annealing
Жаркыраган күйдүрүү - бул белгилүү бир алдын ала ысытуу температурасында пластинкаларда шип менен күйдүрүү үчүн жогорку интенсивдүү нурланууну колдонгон күйдүрүү технологиясы.
Вафли 600-800°С чейин ысытылат, андан кийин кыска мөөнөттүү импульстук нурлануу үчүн жогорку интенсивдүү нурлануу колдонулат. Вафлидин эң жогорку температурасы талап кылынган күйдүрүү температурасына жеткенде, радиация дароо өчүрүлөт.
RTP жабдуулар өнүккөн интегралдык микросхемалардын өндүрүшүндө көбүрөөк колдонулат.
RTA процесстеринде кеңири колдонулуудан тышкары, RTP жабдуулары тез термикалык кычкылданууда, тез термикалык нитриддештирүүдө, тез термикалык диффузияда, химиялык бууларды тез чөктүрүүдө, ошондой эле металл силициддерин генерациялоодо жана эпитаксиалдык процесстерде колдонула баштады.
——————————————————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera камсыз кыла алатграфит бөлүктөрү,жумшак/катуу кийиз,кремний карбид бөлүктөрү,CVD кремний карбид бөлүктөрү, жанаSiC/TaC капталган бөлүктөрү30 күндүн ичинде толук жарым өткөргүч процесси менен.
Эгерде сизди жогорудагы жарым өткөргүч өнүмдөр кызыктырса,сураныч, биринчи жолу биз менен байланышуудан тартынба.
Тел: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Посттун убактысы: 27-август-2024