Кратко въведение в бързото термично отгряване

Бързото термично отгряване (съкратено като RTA или RTP) е технология за бърза термична обработка в производството на полупроводници. Неговият основен принцип е бързо нагряване на повърхността на вафлата с помощта на източник на лъчиста топлина с висок интензитет (като халогенни лампи, лазери, флаш лампи и т.н.), нагряване на вафлата до целевата висока температура за изключително кратко време (секунди или милисекунди), последвано от бърз процес на охлаждане.

Основни видове процеси на отгряване

Водени от търсенето на все по-кратки продължителности на отгряване в усъвършенствани производствени възли, беше разработено пълно портфолио от технологии за отгряване, като времето за обработка намалява последователно от секунди до милисекунди и след това до микросекунди.

1. Накиснете бързо термично отгряване

Традиционен RTA процес с 1 ~ 30 секунди престой при пикова температура.

2. Бързо термично отгряване

Вафлите достигат пикова температура (~1050°C) с пренебрежимо малко подсекунди престой преди незабавно охлаждане; основният процес за образуване на ултра-плитки кръстовища.

3. Отгряване с флаш лампа

Интензивна светкавица с мащаб от милисекунди от дъгови лампи мигновено загрява само повърхността на пластината, като същевременно поддържа основния субстрат хладен.

4. Лазерно отгряване на шипове

Сканиращият лазерен лъч доставя локализирано нагряване от микросекунда до милисекунда, ограничено до най-горния слой силиций. Той осигурява най-ниския термичен бюджет, най-високата ефективност на активиране на добавката и възможно най-плитките съединения.

---

Защо е необходимо бързо термично отгряване след имплантиране на йони?

Йонната имплантация е агресивен процес на бомбардиране, който разчита на високоенергийни йони, за да ударят силициевите пластини, за да завършат легирането, което ще причини сериозни щети на пластината и ще доведе до два критични дефекта, които могат да бъдат разрешени само чрез процеса на отгряване.

1. Допантите заемат неподходящи места на решетката

За да могат атомите на добавката (бор, фосфор, арсен) да генерират свободни носители на заряд (дупки или електрони), те трябва да заемат заместващи места на решетката, замествайки естествените силициеви атоми. Непосредствено след имплантирането обаче повечето добавки се улавят в интерстициални позиции. Тези интерстициални добавки са електрически неактивни и не могат да допринесат никакви носители за проводимостта. Отгряването осигурява топлинна енергия, за да накара интерстициалните добавки да мигрират към заместващи места, като по този начин се постига истинско „активиране на добавките“ и превръщането им във функционални донори или акцептори. Скоростта на активиране на добавката директно управлява съпротивлението на листа на легирания слой.

2. Решетъчната структура е силно повредена

Високите дози имплантиране на йони разрушават подредената кристална решетка на повърхността на пластината и дори може да доведат до аморфизация: първоначално добре подравненият монокристален силиций се трансформира в неподреден подобен на стъкло аморфен силициев слой. Отгряването позволява този слой от аморфен силиций да бъде отгледан обратно в единичен кристал, като се използва непокътнатият подлежащ силиций като шаблон. Този процес се нарича твърдофазна епитаксиална рекристализация (SPER).

Защо процесът на отгряване трябва да е "бърз"?

Ако високотемпературната обработка е задължителна, защо не използвате конвенционални пещи за продължително нагряване вместо бърза термична обработка? Причината е, че високите температури не само активират примесите, но и ги карат да дифундират навътре, правейки кръстовището по-дълбоко. Усъвършенстваните полупроводникови устройства изискват ултра-плитки преходи (USJ), колкото по-плитки са преходите, толкова по-добре.

Разстоянието на дифузия на добавката се определя от топлинния бюджет, дефиниран по формулата:

Дължина на дифузия ≈ √(D · t), D ∝ exp(−Eₐ/kT)

D = коефициент на дифузия на добавката (раства експоненциално с температурата)

t = време на престой при висока температура

По-високите температури и по-дългите времена на топлинно задържане водят до по-дълбоки връзки, създавайки основен компромис: достатъчно висока температура е необходима за пълно активиране на добавката, но е необходима минимална продължителност на нагряване, за да се потисне задълбочаването на връзката.

Единственото жизнеспособно решение е бързо нарастване до пикова температура, последвано от незабавно охлаждане, ограничаващо излагането на висока температура до ултра-къс прозорец. Това е основното предимство на бързото термично отгряване пред конвенционалното нагряване в пещта: цикълът на температурата в мащаб от секунда или дори милисекунда минимизира общия термичен бюджет.

Semicorex предлага високо качествоRTP/RTA пластинови носителивъз основа на нуждите на клиентите. Ако имате запитвания или се нуждаете от допълнителни подробности, моля не се колебайте да се свържете с нас.

Телефон за връзка +86-13567891907

Имейл: sales@semicorex.com