1. Umumiy ko‘rinish
Issiqlik, shuningdek, termal ishlov berish sifatida ham tanilgan, odatda alyuminiyning erish nuqtasidan yuqori bo'lgan yuqori haroratlarda ishlaydigan ishlab chiqarish jarayonlarini nazarda tutadi.
Isitish jarayoni odatda yuqori haroratli pechda amalga oshiriladi va yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarishda kristall nuqsonlarni tuzatish uchun oksidlanish, nopoklikning tarqalishi va tavlanish kabi asosiy jarayonlarni o'z ichiga oladi.
Oksidlanish: Bu silikon gofret yuqori haroratli issiqlik bilan ishlov berish uchun kislorod yoki suv bug'i kabi oksidlovchi moddalar atmosferasiga joylashtiriladigan jarayon bo'lib, silikon gofret yuzasida oksidli plyonka hosil qilish uchun kimyoviy reaktsiyaga sabab bo'ladi.
Nopoklikning tarqalishi: yuqori harorat sharoitida nopoklik elementlarini silikon substratga kiritish uchun issiqlik diffuziya tamoyillaridan foydalanishni nazarda tutadi, shuning uchun u ma'lum bir kontsentratsiya taqsimotiga ega bo'ladi va shu bilan silikon materialning elektr xususiyatlarini o'zgartiradi.
Yuvish deganda ion implantatsiyasidan kelib chiqqan panjara nuqsonlarini tuzatish uchun ion implantatsiyasidan keyin silikon gofretni isitish jarayoni tushuniladi.
Oksidlanish/diffuziya/tavlanish uchun ishlatiladigan uchta asosiy turdagi uskunalar mavjud:
- Gorizontal pech;
- Vertikal pech;
- Tez isitish pechkasi: tez issiqlik bilan ishlov berish uskunalari
An'anaviy issiqlik bilan ishlov berish jarayonlari asosan ion implantatsiyasidan kelib chiqadigan zararni bartaraf etish uchun uzoq muddatli yuqori haroratli ishlov berishdan foydalanadi, ammo uning kamchiliklari nuqsonlarni to'liq bartaraf etish va implantatsiya qilingan aralashmalarning past faollashuv samaradorligidir.
Bundan tashqari, yuqori tavlanish harorati va uzoq vaqt davomida nopoklikning qayta taqsimlanishi yuzaga kelishi mumkin, bu esa ko'p miqdordagi aralashmalarning tarqalishiga olib keladi va sayoz birikmalar va tor ifloslik taqsimoti talablariga javob bermaydi.
Tez termal ishlov berish (RTP) uskunalari yordamida ionli gofretlarni tez termal tavlanish - bu juda qisqa vaqt ichida butun gofretni ma'lum bir haroratga (umuman 400-1300 ° S) isitadigan issiqlik bilan ishlov berish usuli.
Olovli isitish bilan tavlanish bilan solishtirganda, u kamroq termal byudjet, doping hududida nopoklik harakatining kichik diapazoni, kamroq ifloslanish va qisqaroq ishlov berish vaqtining afzalliklariga ega.
Tez termal tavlanish jarayoni turli xil energiya manbalaridan foydalanishi mumkin va tavlanish vaqt oralig'i juda keng (100 dan 10-9 s gacha, masalan, chiroqni yumshatish, lazerli tavlanish va boshqalar). Nopoklikning qayta taqsimlanishini samarali ravishda bostirish bilan birga, aralashmalarni to'liq faollashtirishi mumkin. Hozirgi vaqtda gofret diametri 200 mm dan ortiq bo'lgan yuqori darajadagi integral mikrosxemalar ishlab chiqarish jarayonlarida keng qo'llaniladi.
2. Ikkinchi isitish jarayoni
2.1 Oksidlanish jarayoni
Integral mikrosxemalar ishlab chiqarish jarayonida kremniy oksidi plyonkalarini hosil qilishning ikkita usuli mavjud: termal oksidlanish va cho'ktirish.
Oksidlanish jarayoni termal oksidlanish natijasida kremniy gofretlari yuzasida SiO2 hosil bo'lish jarayonini anglatadi. Termal oksidlanish natijasida hosil bo'lgan SiO2 plyonkasi o'zining yuqori elektr izolyatsiyasi xususiyatlari va jarayonning maqsadga muvofiqligi tufayli integral mikrosxemalar ishlab chiqarish jarayonida keng qo'llaniladi.
Uning eng muhim ilovalari quyidagilardan iborat:
- Qurilmalarni chizish va ifloslanishdan himoya qiling;
- Zaryadlangan tashuvchilarning maydon izolyatsiyasini cheklash (sirt passivatsiyasi);
- Darvoza oksidi yoki saqlash hujayralari tuzilmalarida dielektrik materiallar;
- Dopingda implantlarni niqoblash;
- Metall o'tkazuvchan qatlamlar orasidagi dielektrik qatlam.
(1)Qurilmani himoya qilish va izolyatsiya qilish
Gofret (kremniy gofret) yuzasida o'stirilgan SiO2 kremniy ichidagi sezgir qurilmalarni izolyatsiya qilish va himoya qilish uchun samarali to'siq qatlami bo'lib xizmat qilishi mumkin.
SiO2 qattiq va g'ovak bo'lmagan (zich) material bo'lgani uchun u kremniy yuzasida faol qurilmalarni samarali izolyatsiya qilish uchun ishlatilishi mumkin. Qattiq SiO2 qatlami kremniy gofretni chizish va ishlab chiqarish jarayonida yuzaga kelishi mumkin bo'lgan shikastlanishdan himoya qiladi.
(2)Yuzaki passivatsiya
Yuzaki passivatsiya Termik o'stirilgan SiO2 ning asosiy afzalligi shundaki, u kremniyning osilgan bog'lanishlarini cheklash orqali uning sirt holati zichligini kamaytirishi mumkin, bu sirt passivatsiyasi deb nomlanadi.
Bu elektr degradatsiyasini oldini oladi va namlik, ionlar yoki boshqa tashqi ifloslantiruvchi moddalardan kelib chiqadigan oqish oqimining yo'lini kamaytiradi. Qattiq SiO2 qatlami Si ni tirnalishdan va ishlab chiqarishdan keyingi jarayonda yuzaga keladigan shikastlanishdan himoya qiladi.
Si yuzasida o'sgan SiO2 qatlami Si yuzasida elektr faol ifloslantiruvchi moddalarni (mobil ion ifloslanishi) bog'lashi mumkin. Passivatsiya, shuningdek, ulanish moslamalarining qochqin oqimini nazorat qilish va barqaror eshik oksidlarining o'sishi uchun muhimdir.
Yuqori sifatli passivatsiya qatlami sifatida oksid qatlami bir xil qalinlik, teshiklar va bo'shliqlar yo'qligi kabi sifat talablariga ega.
Si sirtini passivatsiya qilish qatlami sifatida oksidli qatlamdan foydalanishning yana bir omili oksid qatlamining qalinligidir. Oksid qatlami kremniy yuzasida zaryad to'planishi tufayli metall qatlamning zaryadlanishini oldini olish uchun etarlicha qalin bo'lishi kerak, bu oddiy kondensatorlarning zaryadni saqlash va parchalanish xususiyatlariga o'xshaydi.
SiO2 ham Si ga juda o'xshash termal kengayish koeffitsientiga ega. Silikon gofretlar yuqori haroratli jarayonlarda kengayadi va sovutish paytida qisqaradi.
SiO2 Si ning tezligiga juda yaqin tezlikda kengayadi yoki qisqaradi, bu termal jarayon davomida kremniy gofretning egilishini minimallashtiradi. Bu, shuningdek, kino stressi tufayli oksid plyonkasini silikon yuzasidan ajratishdan qochadi.
(3)Eshik oksidi dielektrik
MOS texnologiyasida eng ko'p ishlatiladigan va muhim eshik oksidi tuzilishi uchun dielektrik material sifatida juda nozik oksidli qatlam ishlatiladi. Darvoza oksidi qatlami va uning ostidagi Si yuqori sifat va barqarorlik xususiyatlariga ega bo'lganligi sababli, eshik oksidi qatlami odatda termal o'sish orqali olinadi.
SiO2 yuqori dielektrik quvvatga (107V/m) va yuqori qarshilikka (taxminan 1017ũ·sm) ega.
MOS qurilmalarining ishonchliligi kaliti - bu eshik oksidi qatlamining yaxlitligi. MOS qurilmalaridagi eshik tuzilishi oqim oqimini boshqaradi. Chunki bu oksid dala effekti texnologiyasiga asoslangan mikrochiplar funksiyasi uchun asos bo‘lib,
Shuning uchun yuqori sifatli, mukammal plyonka qalinligi bir xilligi va aralashmalarning yo'qligi uning asosiy talablari hisoblanadi. Darvoza oksidi strukturasining funktsiyasini buzishi mumkin bo'lgan har qanday ifloslanish qat'iy nazorat qilinishi kerak.
(4)Doping to'sig'i
SiO2 kremniy yuzasini tanlab doping qilish uchun samarali niqob qatlami sifatida ishlatilishi mumkin. Kremniy yuzasida oksidli qatlam hosil bo'lgandan so'ng, niqobning shaffof qismidagi SiO2 doping moddasi kremniy gofretga kirishi mumkin bo'lgan oyna hosil qilish uchun ishlangan.
Deraza bo'lmagan joylarda oksid kremniy sirtini himoya qilishi va ifloslanishlarning tarqalishini oldini oladi, shu bilan selektiv ifloslanish implantatsiyasini ta'minlaydi.
Dopantlar Si ga nisbatan SiO2 da sekin harakat qiladi, shuning uchun qo'shimcha moddalarni blokirovka qilish uchun faqat nozik oksidli qatlam kerak (esda tutingki, bu tezlik haroratga bog'liq).
Yupqa oksidli qatlam (masalan, qalinligi 150 Å) ion implantatsiyasi zarur bo'lgan joylarda ham qo'llanilishi mumkin, bu kremniy yuzasiga zarar etkazmaslik uchun ishlatilishi mumkin.
Bundan tashqari, kanalizatsiya ta'sirini kamaytirish orqali nopoklik implantatsiyasi paytida ulanish chuqurligini yaxshiroq nazorat qilish imkonini beradi. Implantatsiyadan so'ng, silikon sirtini yana tekis qilish uchun oksidni gidroflorik kislota bilan tanlab olib tashlash mumkin.
(5)Metall qatlamlar orasidagi dielektrik qatlam
SiO2 normal sharoitda elektr tokini o'tkazmaydi, shuning uchun u mikrochiplardagi metall qatlamlar orasida samarali izolyator hisoblanadi. SiO2 yuqori metall qatlam va pastki metall qatlam o'rtasidagi qisqa tutashuvlarni oldini oladi, xuddi simdagi izolyator qisqa tutashuvlarni oldini oladi.
Oksidning sifat talabi shundaki, unda teshiklar va bo'shliqlar yo'q. Kontaminatsiya tarqalishini yaxshiroq kamaytirishi mumkin bo'lgan samaraliroq suyuqlikka ega bo'lish uchun tez-tez doping qilinadi. Odatda termal o'sish emas, balki kimyoviy bug'larni cho'ktirish orqali olinadi.
Reaksiya gaziga qarab, oksidlanish jarayoni odatda quyidagilarga bo'linadi:
- Quruq kislorod oksidlanishi: Si + O2→SiO2;
- Nam kislorod oksidlanishi: 2H2O (suv bug'i) + Si→SiO2+2H2;
- Xlor qo'shilgan oksidlanish: Oksidlanish tezligini va oksid qatlamining sifatini yaxshilash uchun kislorodga vodorod xlorid (HCl), dikloretilen DCE (C2H2Cl2) yoki uning hosilalari kabi xlor gazi qo'shiladi.
(1)Quruq kislorod oksidlanish jarayoni: Reaksiya gazidagi kislorod molekulalari allaqachon hosil bo'lgan oksid qatlami orqali tarqalib, SiO2 va Si orasidagi interfeysga etib boradi, Si bilan reaksiyaga kirishadi va keyin SiO2 qatlamini hosil qiladi.
Quruq kislorod oksidlanishi bilan tayyorlangan SiO2 zich tuzilishga, bir xil qalinlikka, in'ektsiya va diffuziya uchun kuchli niqoblash qobiliyatiga va yuqori jarayonning takrorlanishiga ega. Uning kamchiligi shundaki, o'sish sur'ati sekin.
Ushbu usul odatda yuqori sifatli oksidlanish uchun ishlatiladi, masalan, eshik dielektrik oksidlanishi, nozik bufer qatlami oksidlanishi yoki qalin tampon qatlami oksidlanishida oksidlanishni boshlash va oksidlanishni tugatish uchun.
(2)Nam kislorod oksidlanish jarayoni: Suv bug'i to'g'ridan-to'g'ri kislorodda tashilishi mumkin yoki vodorod va kislorodning reaktsiyasi natijasida olinishi mumkin. Oksidlanish tezligini vodorod yoki suv bug'ining kislorodga qisman bosimi nisbatini sozlash orqali o'zgartirish mumkin.
E'tibor bering, xavfsizlikni ta'minlash uchun vodorod va kislorod nisbati 1,88: 1 dan oshmasligi kerak. Ho'l kislorod oksidlanishi reaksiya gazida ham kislorod, ham suv bug'ining mavjudligi bilan bog'liq va suv bug'i yuqori haroratda vodorod oksidiga (H2O) ajraladi.
Kremniy oksididagi vodorod oksidining tarqalish tezligi kislorodga qaraganda ancha tezroq, shuning uchun nam kislorodning oksidlanish tezligi quruq kislorod oksidlanish tezligidan taxminan bir daraja yuqori.
(3)Xlor qo'shilgan oksidlanish jarayoni: An'anaviy quruq kislorod oksidlanishi va nam kislorod oksidlanishiga qo'shimcha ravishda, oksidlanish tezligini va oksid qatlamining sifatini yaxshilash uchun kislorodga vodorod xlorid (HCl), dikloroetilen DCE (C2H2Cl2) yoki uning hosilalari kabi xlor gazi qo'shilishi mumkin. .
Oksidlanish tezligining oshishining asosiy sababi shundaki, xlor oksidlanish uchun qo'shilganda, reaktivda nafaqat oksidlanishni tezlashtiradigan suv bug'lari mavjud, balki xlor Si va SiO2 orasidagi interfeys yaqinida ham to'planadi. Kislorod borligida xlorosilikon birikmalari osongina oksidlanishni katalizlashi mumkin bo'lgan kremniy oksidiga aylanadi.
Oksid qatlami sifatini yaxshilashning asosiy sababi shundaki, oksid qatlamidagi xlor atomlari natriy ionlarining faolligini tozalashi va shu bilan asbob-uskunalar va texnologik xom ashyoning natriy ionlari bilan ifloslanishi natijasida yuzaga keladigan oksidlanish nuqsonlarini kamaytirishi mumkin. Shuning uchun xlorli doping ko'p quruq kislorod oksidlanish jarayonlarida ishtirok etadi.
2.2 Diffuziya jarayoni
An'anaviy diffuziya moddalarni yuqori konsentratsiyali joylardan pastroq konsentratsiyali joylarga teng taqsimlanmaguncha o'tkazishni anglatadi. Diffuziya jarayoni Fik qonuniga binoan sodir bo'ladi. Ikki yoki undan ortiq moddalar o'rtasida diffuziya sodir bo'lishi mumkin va turli hududlar orasidagi kontsentratsiya va harorat farqlari moddalarning bir xil muvozanat holatiga tarqalishini ta'minlaydi.
Yarimo'tkazgichli materiallarning eng muhim xususiyatlaridan biri shundaki, ularning o'tkazuvchanligini har xil turdagi yoki konsentratsiyali dopantlarni qo'shish orqali sozlash mumkin. Integral mikrosxemalar ishlab chiqarishda bu jarayon odatda doping yoki diffuziya jarayonlari orqali erishiladi.
Dizayn maqsadlariga qarab, kremniy, germaniy yoki III-V birikmalari kabi yarim o'tkazgichlar donor aralashmalari yoki qabul qiluvchi aralashmalar bilan doping qilish orqali ikki xil yarimo'tkazgich xususiyatlarini, N-tipi yoki P-tipini olishi mumkin.
Yarimo'tkazgichli doping asosan ikkita usul bilan amalga oshiriladi: diffuziya yoki ion implantatsiyasi, ularning har biri o'ziga xos xususiyatlarga ega:
Diffuziyali doping arzonroq, ammo doping materialining kontsentratsiyasi va chuqurligini aniq nazorat qilib bo'lmaydi;
Ion implantatsiyasi nisbatan qimmat bo'lsa-da, u dopant kontsentratsiyasi profillarini aniq nazorat qilish imkonini beradi.
1970-yillarga qadar integral mikrosxemalar grafikasining o'lchami 10 mkm edi va an'anaviy termal diffuziya texnologiyasi odatda doping uchun ishlatilgan.
Diffuziya jarayoni asosan yarimo'tkazgich materiallarini o'zgartirish uchun ishlatiladi. Yarimo'tkazgichli materiallarga turli moddalarni tarqatish orqali ularning o'tkazuvchanligini va boshqa fizik xususiyatlarini o'zgartirish mumkin.
Masalan, uch valentli bor elementini kremniyga tarqatish orqali P tipidagi yarim o'tkazgich hosil bo'ladi; besh valentli elementlar fosfor yoki mishyakni doping qilish natijasida N tipidagi yarimo'tkazgich hosil bo'ladi. Ko'proq teshikka ega bo'lgan P tipidagi yarimo'tkazgich ko'proq elektronga ega N tipidagi yarim o'tkazgich bilan aloqa qilganda, PN birikmasi hosil bo'ladi.
Xususiyat o'lchamlari qisqarganligi sababli, izotropik diffuziya jarayoni qo'shimcha moddalarning qalqon oksidi qatlamining boshqa tomoniga tarqalishiga imkon beradi, bu esa qo'shni hududlar o'rtasida qisqarishni keltirib chiqaradi.
Ba'zi maxsus foydalanish (masalan, bir xil taqsimlangan yuqori kuchlanishga chidamli hududlarni shakllantirish uchun uzoq muddatli diffuziya) bundan mustasno, diffuziya jarayoni asta-sekin ion implantatsiyasi bilan almashtirildi.
Biroq, 10nm dan past texnologiya avlodida, uch o'lchovli fin maydon effektli tranzistor (FinFET) qurilmasidagi Fin o'lchami juda kichik bo'lgani uchun ion implantatsiyasi uning mayda tuzilishiga zarar etkazadi. Qattiq manba diffuziya jarayonidan foydalanish bu muammoni hal qilishi mumkin.
2.3 Degradatsiya jarayoni
Yuvish jarayoni termal tavlanish deb ham ataladi. Jarayon, ma'lum bir jarayon maqsadiga erishish uchun kremniy gofret yuzasida yoki ichidagi mikro tuzilmani o'zgartirish uchun ma'lum vaqt davomida yuqori haroratli muhitda silikon gofretni joylashtirishdir.
Yuvish jarayonida eng muhim parametrlar harorat va vaqtdir. Harorat qanchalik baland bo'lsa va vaqt qancha ko'p bo'lsa, termal byudjet shunchalik yuqori bo'ladi.
Haqiqiy integral mikrosxemalar ishlab chiqarish jarayonida termal byudjet qat'iy nazorat qilinadi. Jarayon oqimida bir nechta tavlanish jarayonlari mavjud bo'lsa, termal byudjet bir nechta issiqlik bilan ishlov berishning superpozitsiyasi sifatida ifodalanishi mumkin.
Biroq, texnologik tugunlarni miniatyura qilish bilan, butun jarayonda ruxsat etilgan issiqlik byudjeti kichikroq va kichikroq bo'ladi, ya'ni yuqori haroratli termal jarayonning harorati pasayadi va vaqt qisqaradi.
Odatda, tavlanish jarayoni ion implantatsiyasi, yupqa qatlamli cho'kma, metall silitsid hosil qilish va boshqa jarayonlar bilan birlashtiriladi. Eng keng tarqalgani ion implantatsiyasidan keyin termal tavlanishdir.
Ion implantatsiyasi substrat atomlariga ta'sir qiladi, bu ularning asl panjara tuzilishidan ajralib chiqishiga va substrat panjarasiga zarar etkazishiga olib keladi. Termal tavlanish ion implantatsiyasi natijasida yuzaga keladigan panjara shikastlanishini tuzatishi va implantatsiya qilingan nopoklik atomlarini panjara bo'shliqlaridan panjara joylariga o'tkazishi va shu bilan ularni faollashtirishi mumkin.
Panjara shikastlanishini tuzatish uchun zarur bo'lgan harorat taxminan 500 ° C, nopoklikni faollashtirish uchun zarur bo'lgan harorat taxminan 950 ° C. Nazariy jihatdan, tavlanish vaqti qanchalik uzoq bo'lsa va harorat qanchalik baland bo'lsa, aralashmalarning faollashuv tezligi shunchalik yuqori bo'ladi, lekin juda yuqori issiqlik byudjeti aralashmalarning haddan tashqari tarqalishiga olib keladi, bu jarayonni nazorat qilib bo'lmaydigan holga keltiradi va natijada qurilma va kontaktlarning zanglashiga olib keladi.
Shu sababli, ishlab chiqarish texnologiyasining rivojlanishi bilan an'anaviy uzoq muddatli o'choqli tavlanish asta-sekin tez termal tavlanish (RTA) bilan almashtirildi.
Ishlab chiqarish jarayonida ba'zi maxsus filmlar plyonkaning ma'lum fizik yoki kimyoviy xususiyatlarini o'zgartirish uchun cho'ktirilgandan keyin termal tavlanish jarayonidan o'tishi kerak. Misol uchun, bo'shashgan plyonka zich bo'lib, uning quruq yoki ho'l surtish tezligini o'zgartiradi;
Yana bir tez-tez ishlatiladigan tavlanish jarayoni metall silitsid hosil bo'lganda sodir bo'ladi. Kobalt, nikel, titanium va boshqalar kabi metall plyonkalar kremniy gofret yuzasiga sepiladi va nisbatan past haroratda tez termal tavlanishdan so'ng metall va kremniy qotishma hosil qilishi mumkin.
Ba'zi metallar har xil harorat sharoitida turli xil qotishma fazalarini hosil qiladi. Umuman olganda, jarayon davomida kamroq kontakt qarshiligi va tananing qarshiligi bilan qotishma fazasini shakllantirish umid qilinadi.
Har xil termal byudjet talablariga ko'ra, tavlanish jarayoni yuqori haroratli o'choqli tavlanish va tez termal tavlanishga bo'linadi.
- Yuqori haroratli pech trubkasini tavlash:
Bu yuqori harorat, uzoq tavlanish vaqti va yuqori byudjet bilan an'anaviy tavlanish usuli.
Ba'zi maxsus jarayonlarda, masalan, SOI substratlarini tayyorlash uchun kislorod in'ektsiyasi izolyatsiyasi texnologiyasi va chuqur quduq diffuziya jarayonlari keng qo'llaniladi. Bunday jarayonlar odatda mukammal panjara yoki bir xil ifloslik taqsimotini olish uchun yuqori issiqlik byudjetini talab qiladi.
- Tez termal tavlanish:
Bu kremniy gofretlarni juda tez qizdirish/sovutish va maqsadli haroratda qisqa muddatda saqlash orqali qayta ishlash jarayoni bo'lib, ba'zida tezkor termal ishlov berish (RTP) deb ham ataladi.
Ultra sayoz birikmalarni shakllantirish jarayonida tezkor termal tavlanish panjara nuqsonlarini tuzatish, nopoklikni faollashtirish va nopoklik tarqalishini minimallashtirish o'rtasida murosaga erishadi va ilg'or texnologiya tugunlarini ishlab chiqarish jarayonida ajralmas hisoblanadi.
Haroratning ko'tarilishi / tushishi jarayoni va maqsadli haroratda qisqa vaqt turishi birgalikda tez termal tavlanishning termal byudjetini tashkil qiladi.
An'anaviy tez termal tavlanish taxminan 1000 ° C haroratga ega va bir necha soniya davom etadi. So'nggi yillarda tez termal tavlanishga qo'yiladigan talablar tobora kuchayib bordi va flesh-tavlanish, boshoqli tavlanish va lazer bilan tavlanish asta-sekin rivojlanib bordi, tavlanish vaqtlari millisekundlarga yetdi va hatto mikrosekundlarga va mikrosekundlarga qadar rivojlanish tendentsiyasiga ega.
3 . Uchta isitish texnologik uskunasi
3.1 Diffuziya va oksidlanish uskunalari
Diffuziya jarayoni asosan yuqori harorat (odatda 900-1200 ℃) sharoitida termal diffuziya printsipidan foydalanadi, bu esa aralashmaning elektr xususiyatlarini o'zgartirish uchun ma'lum bir kontsentratsiya taqsimotini berish uchun kerakli chuqurlikdagi kremniy substratga nopoklik elementlarini kiritadi. material va yarimo'tkazgichli qurilma tuzilishini hosil qiladi.
Silikon integral mikrosxemalar texnologiyasida diffuziya jarayoni PN birikmalarini yoki integral mikrosxemalardagi rezistorlar, kondansatörler, o'zaro ulanish simlari, diodlar va tranzistorlar kabi komponentlarni yaratish uchun ishlatiladi va shuningdek, komponentlar orasidagi izolyatsiya uchun ishlatiladi.
Doping kontsentratsiyasining taqsimlanishini aniq nazorat qilishning iloji yo'qligi sababli, diffuziya jarayoni asta-sekin 200 mm va undan yuqori diametrli gofretli integral mikrosxemalar ishlab chiqarishda ion implantatsiyasining doping jarayoni bilan almashtirildi, ammo kichik miqdori hali ham og'ir doping jarayonlari.
An'anaviy diffuziya uskunalari asosan gorizontal diffuziya pechlari bo'lib, oz sonli vertikal diffuziya pechlari ham mavjud.
Gorizontal diffuziya pechi:
Bu gofret diametri 200 mm dan kam bo'lgan integral mikrosxemalar diffuziya jarayonida keng qo'llaniladigan issiqlik bilan ishlov berish uskunasi. Uning xarakteristikalari shundaki, isitish pechining tanasi, reaksiya trubkasi va kvarts qayig'i gofretlari gorizontal ravishda joylashtirilgan, shuning uchun gofretlar o'rtasida yaxshi bir xillikning texnologik xususiyatlariga ega.
Bu nafaqat integral mikrosxemalar ishlab chiqarish liniyasidagi muhim uskunalardan biri, balki diskret qurilmalar, quvvat elektron qurilmalari, optoelektronik qurilmalar va optik tolalar kabi sohalarda diffuziya, oksidlanish, tavlanish, qotishma va boshqa jarayonlarda keng qo'llaniladi. .
Vertikal diffuziya pechi:
Odatda vertikal o'choq sifatida tanilgan diametri 200 mm va 300 mm bo'lgan gofretlar uchun integral sxema jarayonida ishlatiladigan issiqlik bilan ishlov berish uskunasiga tegishli.
Vertikal diffuziya pechining strukturaviy xususiyatlari shundan iboratki, isitish pechining tanasi, reaktsiya trubkasi va gofretni olib yuruvchi kvarts qayig'i vertikal ravishda joylashtiriladi va gofret gorizontal ravishda joylashtiriladi. U gofret ichida yaxshi bir xillik, yuqori darajadagi avtomatlashtirish va tizimning barqaror ishlashiga ega bo'lib, keng ko'lamli integral mikrosxemalar ishlab chiqarish liniyalarining ehtiyojlarini qondira oladi.
Vertikal diffuziya pechi yarimo'tkazgichli integral mikrosxemalar ishlab chiqarish liniyasidagi muhim uskunalardan biri bo'lib, shuningdek, quvvat elektron qurilmalari (IGBT) va boshqalar sohalarida tegishli jarayonlarda keng qo'llaniladi.
Vertikal diffuziya pechi quruq kislorod oksidlanishi, vodorod-kislorod sintezi oksidlanishi, silikon oksinitridi oksidlanishi va kremniy dioksidi, polisilikon, kremniy nitridi (Si3N4) va atom qatlamining cho'kishi kabi nozik kino o'sish jarayonlari kabi oksidlanish jarayonlari uchun qo'llaniladi.
Bundan tashqari, odatda yuqori haroratli tavlanish, misni yumshatish va qotishma jarayonlarida qo'llaniladi. Diffuziya jarayoni nuqtai nazaridan, vertikal diffuziya pechlari ba'zan og'ir doping jarayonlarida ham qo'llaniladi.
3.2 Tez tavlanish uskunalari
Tez termal ishlov berish (RTP) uskunasi bitta gofretli issiqlik bilan ishlov berish uskunasi bo'lib, gofret haroratini jarayon uchun zarur bo'lgan haroratga (200-1300 ° C) tezda ko'tara oladi va uni tezda sovutadi. Isitish / sovutish tezligi odatda 20-250 ° C / s ni tashkil qiladi.
Keng ko'lamdagi energiya manbalari va tavlanish vaqtiga qo'shimcha ravishda, RTP uskunasi boshqa mukammal jarayon ko'rsatkichlariga ham ega, masalan, mukammal termal byudjet nazorati va yaxshi sirt bir xilligi (ayniqsa, katta o'lchamdagi gofretlar uchun), ion implantatsiyasi natijasida kelib chiqqan gofret shikastlanishini tuzatish va bir nechta kameralar bir vaqtning o'zida turli jarayon bosqichlarini bajarishi mumkin.
Bundan tashqari, RTP uskunalari texnologik gazlarni moslashuvchan va tez aylantirishi va sozlashi mumkin, shuning uchun bir xil issiqlik bilan ishlov berish jarayonida bir nechta issiqlik bilan ishlov berish jarayonlari bajarilishi mumkin.
RTP uskunalari tez termal tavlanishda (RTA) eng ko'p qo'llaniladi. Ion implantatsiyasidan so'ng, RTP uskunasi ion implantatsiyasi natijasida etkazilgan zararni tuzatish, doplangan protonlarni faollashtirish va nopoklik tarqalishini samarali ravishda inhibe qilish uchun kerak.
Umuman olganda, panjara nuqsonlarini tuzatish uchun harorat taxminan 500 ° C ni tashkil qiladi, doplangan atomlarni faollashtirish uchun esa 950 ° C talab qilinadi. Nopoklarning faollashishi vaqt va harorat bilan bog'liq. Vaqt qancha ko'p bo'lsa va harorat qanchalik baland bo'lsa, aralashmalar shunchalik to'liq faollashadi, ammo bu aralashmalarning tarqalishini inhibe qilish uchun qulay emas.
RTP uskunasi tez harorat ko'tarilishi / tushishi va qisqa muddatli xususiyatlarga ega bo'lganligi sababli, ion implantatsiyasidan keyin tavlanish jarayoni panjara nuqsonlarini tuzatish, nopoklikni faollashtirish va nopoklikning tarqalishini inhibe qilish orasida optimal parametr tanlashga erishish mumkin.
RTA asosan quyidagi to'rt toifaga bo'linadi:
(1)Boshoqni yumshatish
Uning xarakteristikasi shundaki, u tez isitish / sovutish jarayoniga qaratilgan, lekin asosan issiqlikni saqlash jarayoni yo'q. Boshoqni yumshatish juda qisqa vaqt davomida yuqori harorat nuqtasida qoladi va uning asosiy vazifasi doping elementlarini faollashtirishdir.
Haqiqiy ilovalarda gofret ma'lum bir barqaror kutish harorati nuqtasidan tez qiziy boshlaydi va maqsadli harorat nuqtasiga yetgandan so'ng darhol soviydi.
Maqsadli harorat nuqtasida (ya'ni, eng yuqori harorat nuqtasi) texnik xizmat ko'rsatish vaqti juda qisqa bo'lganligi sababli, tavlanish jarayoni nopoklikning faollashuv darajasini maksimal darajada oshirishi va nopoklikning tarqalishi darajasini minimallashtirishi mumkin, shu bilan birga yaxshi nuqsonlarni yumshatishni ta'mirlash xususiyatlariga ega, bu esa yuqori natijaga olib keladi. ulanish sifati va quyi oqish oqimi.
Spike tavlanishi 65nm dan keyin o'ta sayoz birikma jarayonlarida keng qo'llaniladi. Boshoqni yumshatishning jarayon parametrlari asosan jarayondan keyin eng yuqori harorat, cho'qqi turish vaqti, harorat farqi va gofret qarshiligini o'z ichiga oladi.
Eng yuqori yashash vaqti qanchalik qisqa bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi. Bu asosan haroratni nazorat qilish tizimining isitish / sovutish tezligiga bog'liq, lekin tanlangan texnologik gaz atmosferasi ba'zan unga ma'lum ta'sir ko'rsatadi.
Masalan, geliy kichik atom hajmiga va tez tarqalish tezligiga ega, bu tez va bir xil issiqlik uzatishga yordam beradi va cho'qqi kengligi yoki eng yuqori yashash vaqtini qisqartirishi mumkin. Shuning uchun geliy ba'zan isitish va sovutishga yordam berish uchun tanlanadi.
(2)Chiroqni yumshatish
Chiroqni yumshatish texnologiyasi keng qo'llaniladi. Halojen lampalar odatda tez tavlanadigan issiqlik manbalari sifatida ishlatiladi. Ularning yuqori isitish / sovutish tezligi va aniq haroratni nazorat qilish 65nm dan yuqori ishlab chiqarish jarayonlari talablariga javob berishi mumkin.
Biroq, u 45nm jarayonining qat'iy talablariga to'liq javob bera olmaydi (45nm jarayonidan so'ng, LSI mantiqining nikel-kremniy kontakti sodir bo'lganda, gofretni millisekundlarda 200 ° C dan 1000 ° C gacha tez qizdirish kerak, shuning uchun odatda lazer bilan tavlanish talab qilinadi).
(3)Lazer bilan yumshatish
Lazerli tavlanish - bu kremniy kristalini eritish uchun etarli bo'lgunga qadar gofret sirtining haroratini tezda oshirish uchun lazer yordamida to'g'ridan-to'g'ri jarayon bo'lib, uni yuqori darajada faollashtiradi.
Lazerli tavlanishning afzalliklari juda tez isitish va sezgir nazoratdir. Filamentni isitishni talab qilmaydi va asosan haroratning kechikishi va filamentning ishlash muddati bilan bog'liq muammolar yo'q.
Biroq, texnik nuqtai nazardan, lazerli tavlanish qochqin oqimi va qoldiq nuqsonli muammolarga ega, bu ham qurilmaning ishlashiga ma'lum ta'sir ko'rsatadi.
(4)Flash tavlanishi
Fleshli tavlanish - bu ma'lum bir oldindan qizdirish haroratida gofretlarda boshoqli tavlanishni amalga oshirish uchun yuqori intensiv nurlanishdan foydalanadigan tavlanish texnologiyasi.
Gofret 600-800 ° S gacha qizdiriladi, so'ngra qisqa muddatli impulsli nurlanish uchun yuqori intensiv nurlanish ishlatiladi. Gofretning eng yuqori harorati kerakli tavlanish haroratiga yetganda, radiatsiya darhol o'chiriladi.
RTP uskunalari ilg'or integral mikrosxemalar ishlab chiqarishda tobora ko'proq foydalanilmoqda.
RTA jarayonlarida keng qo'llanilishi bilan bir qatorda, RTP uskunalari tez termal oksidlanish, tez termal nitridlanish, tez termal diffuziya, tez kimyoviy bug'larni cho'ktirish, shuningdek, metall silisid hosil qilish va epitaksial jarayonlarda ham qo'llanila boshlandi.
——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera taqdim etishi mumkingrafit qismlari,yumshoq/qattiq namat,kremniy karbid qismlari,CVD silikon karbid qismlari, vaSiC/TaC bilan qoplangan qismlar30 kun ichida to'liq yarimo'tkazgich jarayoni bilan.
Agar siz yuqoridagi yarimo'tkazgich mahsulotlariga qiziqsangiz,Iltimos, birinchi marta biz bilan bog'lanishdan qo'rqmang.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Yuborilgan vaqt: 27-avgust 2024-yil