1. Ħarsa ġenerali
It-tisħin, magħruf ukoll bħala ipproċessar termali, jirreferi għal proċeduri ta 'manifattura li joperaw f'temperaturi għoljin, ġeneralment ogħla mill-punt tat-tidwib tal-aluminju.
Il-proċess tat-tisħin normalment jitwettaq f'forn b'temperatura għolja u jinkludi proċessi ewlenin bħall-ossidazzjoni, id-diffużjoni tal-impurità u l-ittemprar għat-tiswija tad-difetti tal-kristall fil-manifattura tas-semikondutturi.
Ossidazzjoni: Huwa proċess li fih wejfer tas-silikon jitqiegħed f'atmosfera ta 'ossidanti bħal ossiġnu jew fwar ta' l-ilma għal trattament tas-sħana b'temperatura għolja, li tikkawża reazzjoni kimika fuq il-wiċċ tal-wejfer tas-silikon biex tifforma film ta 'ossidu.
Diffużjoni tal-impurità: tirreferi għall-użu ta 'prinċipji ta' diffużjoni termali taħt kundizzjonijiet ta 'temperatura għolja biex tintroduċi elementi ta' impurità fis-sottostrat tas-silikon skont ir-rekwiżiti tal-proċess, sabiex ikollha distribuzzjoni speċifika ta 'konċentrazzjoni, u b'hekk tbiddel il-proprjetajiet elettriċi tal-materjal tas-silikon.
It-ttemprar jirreferi għall-proċess tat-tisħin tal-wejfer tas-silikon wara l-impjantazzjoni tal-joni biex isewwi d-difetti tal-kannizzata kkawżati mill-impjantazzjoni tal-joni.
Hemm tliet tipi bażiċi ta 'tagħmir użat għall-ossidazzjoni/diffużjoni/ittemprar:
- Forn orizzontali;
- Forn vertikali;
- Forn ta 'tisħin rapidu: tagħmir rapidu għat-trattament tas-sħana
Proċessi ta 'trattament tas-sħana tradizzjonali prinċipalment jużaw trattament fit-tul ta' temperatura għolja biex jeliminaw il-ħsara kkawżata mill-impjantazzjoni tal-jone, iżda l-iżvantaġġi tagħha huma t-tneħħija ta 'difett mhux kompluta u l-effiċjenza ta' attivazzjoni baxxa ta 'impuritajiet impjantati.
Barra minn hekk, minħabba t-temperatura għolja ta 'ttemprar u żmien twil, x'aktarx isseħħ ridistribuzzjoni tal-impuritajiet, li tikkawża li ammont kbir ta' impuritajiet jinfirex u jonqsu milli jissodisfaw ir-rekwiżiti ta 'junctions baxxi u distribuzzjoni dejqa ta' impuritajiet.
Ittremprar termali rapidu ta 'wejfers impjantati bil-jone bl-użu ta' tagħmir ta 'proċessar termali rapidu (RTP) huwa metodu ta' trattament tas-sħana li jsaħħan il-wejfer kollu għal ċerta temperatura (ġeneralment 400-1300 ° C) fi żmien qasir ħafna.
Meta mqabbel ma 'l-ittemprar tat-tisħin tal-forn, għandu l-vantaġġi ta' inqas baġit termali, firxa iżgħar ta 'moviment ta' impurità fiż-żona tad-doping, inqas tniġġis u ħin ta 'proċessar iqsar.
Il-proċess ta 'ttemprar termali rapidu jista' juża varjetà ta 'sorsi ta' enerġija, u l-medda ta 'ħin ta' ttemprar hija wiesgħa ħafna (minn 100 sa 10-9s, bħal ttemprar tal-lampa, ittemprar bil-lejżer, eċċ.). Jista 'jattiva kompletament l-impuritajiet filwaqt li jrażżan b'mod effettiv ir-ridistribuzzjoni tal-impurità. Bħalissa tintuża ħafna fi proċessi ta 'manifattura ta' ċirkwiti integrati high-end b'dijametri tal-wejfers akbar minn 200mm.
2. It-tieni proċess ta 'tisħin
2.1 Proċess ta 'ossidazzjoni
Fil-proċess tal-manifattura taċ-ċirkwit integrat, hemm żewġ metodi biex jiffurmaw films tal-ossidu tas-silikon: ossidazzjoni termali u depożizzjoni.
Il-proċess ta 'ossidazzjoni jirreferi għall-proċess ta' formazzjoni ta 'SiO2 fuq il-wiċċ ta' wejfers tas-silikon permezz ta 'ossidazzjoni termali. Il-film SiO2 iffurmat mill-ossidazzjoni termali huwa użat ħafna fil-proċess tal-manifattura taċ-ċirkwit integrat minħabba l-proprjetajiet ta 'insulazzjoni elettrika superjuri tiegħu u l-fattibilità tal-proċess.
L-aktar applikazzjonijiet importanti tiegħu huma kif ġej:
- Ipproteġi l-apparati mill-grif u l-kontaminazzjoni;
- Limitazzjoni tal-iżolament tal-kamp ta' trasportaturi ċċarġjati (passivazzjoni tal-wiċċ);
- Materjali dielettriċi fi strutturi ta' ossidu tal-bieb jew ċelluli tal-ħażna;
- Masking ta' impjanti fid-doping;
- Saff dielettriku bejn saffi konduttivi tal-metall.
(1)Protezzjoni u iżolament tal-apparat
SiO2 imkabbar fuq il-wiċċ ta 'wejfer (wejfer tas-silikon) jista' jservi bħala saff ta 'barriera effettiva biex iżola u jipproteġi apparat sensittiv fi ħdan is-silikon.
Minħabba li SiO2 huwa materjal iebes u mhux poruż (dens), jista 'jintuża biex jiżola b'mod effettiv apparati attivi fuq il-wiċċ tas-silikon. Is-saff iebes SiO2 jipproteġi l-wejfer tas-silikon mill-grif u l-ħsara li jistgħu jseħħu matul il-proċess tal-manifattura.
(2)Passivazzjoni tal-wiċċ
Passivazzjoni tal-wiċċ Vantaġġ ewlieni ta 'SiO2 imkabbar termalment huwa li jista' jnaqqas id-densità tal-istat tal-wiċċ tas-silikon billi irażżan il-bonds dangling tiegħu, effett magħruf bħala passivazzjoni tal-wiċċ.
Jipprevjeni d-degradazzjoni elettrika u jnaqqas il-mogħdija għall-kurrent ta 'tnixxija kkawżat minn umdità, joni jew kontaminanti esterni oħra. Is-saff iebes SiO2 jipproteġi Si mill-grif u l-ħsara fil-proċess li tista 'sseħħ matul il-produzzjoni ta' wara.
Is-saff SiO2 imkabbar fuq il-wiċċ tas-Si jista 'jorbot il-kontaminanti elettrikament attivi (kontaminazzjoni tal-jone mobbli) fuq il-wiċċ tas-Si. Il-passivazzjoni hija wkoll importanti għall-kontroll tal-kurrent ta 'tnixxija ta' apparati ta 'junction u ossidi ta' gate stabbli li qed jikbru.
Bħala saff ta 'passivazzjoni ta' kwalità għolja, is-saff ta 'ossidu għandu rekwiżiti ta' kwalità bħal ħxuna uniformi, l-ebda pinholes u vojt.
Fattur ieħor fl-użu ta 'saff ta' ossidu bħala saff ta 'passivazzjoni tal-wiċċ tas-Si huwa l-ħxuna tas-saff ta' ossidu. Is-saff tal-ossidu għandu jkun oħxon biżżejjed biex jipprevjeni li s-saff tal-metall jiċċarġja minħabba akkumulazzjoni ta 'ċarġ fuq il-wiċċ tas-silikon, li huwa simili għall-ħażna tal-ħlas u l-karatteristiċi tat-tqassim ta' capacitors ordinarji.
SiO2 għandu wkoll koeffiċjent simili ħafna ta 'espansjoni termali għal Si. Il-wejfers tas-silikon jespandu waqt proċessi ta 'temperatura għolja u jikkuntrattaw waqt it-tkessiħ.
SiO2 jespandi jew jikkuntratta b'rata qrib ħafna ta 'dik tas-Si, li timminimizza l-warping tal-wejfer tas-silikon matul il-proċess termali. Dan jevita wkoll is-separazzjoni tal-film tal-ossidu mill-wiċċ tas-silikon minħabba stress tal-film.
(3)Dielettriku tal-ossidu tal-bieb
Għall-istruttura tal-ossidu tal-bieb l-aktar użata komunement u importanti fit-teknoloġija MOS, jintuża saff ta 'ossidu estremament irqiq bħala l-materjal dielettriku. Peress li s-saff tal-ossidu tal-bieb u s-Si ta 'taħt għandhom il-karatteristiċi ta' kwalità għolja u stabbiltà, is-saff tal-ossidu tal-bieb ġeneralment jinkiseb permezz ta 'tkabbir termali.
SiO2 għandu saħħa dielettrika għolja (107V/m) u reżistenza għolja (madwar 1017Ω·cm).
Iċ-ċavetta għall-affidabbiltà tal-apparati MOS hija l-integrità tas-saff tal-ossidu tal-bieb. L-istruttura tal-bieb f'apparat MOS tikkontrolla l-fluss tal-kurrent. Minħabba li dan l-ossidu huwa l-bażi għall-funzjoni tal-mikroċipps ibbażati fuq teknoloġija ta 'effett fuq il-post,
Għalhekk, kwalità għolja, uniformità eċċellenti tal-ħxuna tal-film u nuqqas ta 'impuritajiet huma r-rekwiżiti bażiċi tagħha. Kwalunkwe kontaminazzjoni li tista 'tiddegrada l-funzjoni tal-istruttura tal-ossidu tal-bieb għandha tiġi kkontrollata b'mod strett.
(4)Barriera tad-doping
SiO2 jista 'jintuża bħala saff ta' masking effettiv għal doping selettiv tal-wiċċ tas-silikon. Ladarba saff ta 'ossidu jiġi ffurmat fuq il-wiċċ tas-silikon, is-SiO2 fil-parti trasparenti tal-maskra hija nċiżi biex tifforma tieqa li minnha l-materjal tad-doping jista' jidħol fil-wejfer tas-silikon.
Fejn ma jkunx hemm twieqi, l-ossidu jista 'jipproteġi l-wiċċ tas-silikon u jipprevjeni l-impuritajiet milli jxerrdu, u b'hekk jippermetti impjantazzjoni selettiva ta' impurità.
Id-dopanti jimxu bil-mod fis-SiO2 meta mqabbla mas-Si, għalhekk huwa meħtieġ biss saff irqiq ta 'ossidu biex jimblokka d-dopants (innota li din ir-rata hija dipendenti fuq it-temperatura).
Saff irqiq ta 'ossidu (eż., 150 Å ħxuna) jista' jintuża wkoll f'żoni fejn hija meħtieġa impjantazzjoni tal-joni, li tista 'tintuża biex timminimizza l-ħsara lill-wiċċ tas-silikon.
Jippermetti wkoll kontroll aħjar tal-fond tal-junction waqt l-impjantazzjoni tal-impurità billi jnaqqas l-effett tal-kanali. Wara l-impjantazzjoni, l-ossidu jista 'jitneħħa b'mod selettiv bl-aċidu idrofluworiku biex jerġa' jagħmel il-wiċċ tas-silikon ċatt.
(5)Saff dielettriku bejn saffi tal-metall
SiO2 ma jmexxix l-elettriku f'kundizzjonijiet normali, għalhekk huwa iżolatur effettiv bejn saffi tal-metall f'mikroċipep. SiO2 jista 'jipprevjeni ċirkwiti qosra bejn is-saff tal-metall ta' fuq u s-saff tal-metall t'isfel, bħalma l-iżolatur fuq il-wajer jista 'jipprevjeni ċirkwiti qosra.
Ir-rekwiżit ta 'kwalità għall-ossidu huwa li huwa ħieles minn pinholes u vojt. Ħafna drabi jiġi drogat biex tinkiseb fluwidità aktar effettiva, li tista 'timminimizza aħjar id-diffużjoni tal-kontaminazzjoni. Normalment jinkiseb permezz ta 'depożizzjoni ta' fwar kimiku aktar milli tkabbir termali.
Skont il-gass ta 'reazzjoni, il-proċess ta' ossidazzjoni huwa normalment maqsum fi:
- Ossidazzjoni tal-ossiġnu niexef: Si + O2→SiO2;
- Ossidazzjoni tal-ossiġnu imxarrab: 2H2O (fwar tal-ilma) + Si→SiO2+2H2;
- Ossidazzjoni drogata bil-kloru: Il-gass tal-kloru, bħal klorur ta 'l-idroġenu (HCl), dichloroethylene DCE (C2H2Cl2) jew id-derivattivi tiegħu, huwa miżjud ma' l-ossiġnu biex itejjeb ir-rata ta 'ossidazzjoni u l-kwalità tas-saff ta' l-ossidu.
(1)Proċess ta 'ossidazzjoni ta' l-ossiġnu niexef: Il-molekuli ta 'l-ossiġnu fil-gass ta' reazzjoni mxerrda permezz tas-saff ta 'ossidu diġà ffurmat, jilħqu l-interface bejn SiO2 u Si, jirreaġixxu ma' Si, u mbagħad jiffurmaw saff SiO2.
Is-SiO2 ippreparat bl-ossidazzjoni ta 'l-ossiġnu niexef għandu struttura densa, ħxuna uniformi, kapaċità qawwija ta' masking għall-injezzjoni u t-tixrid, u ripetibbiltà għolja tal-proċess. L-iżvantaġġ tiegħu huwa li r-rata tat-tkabbir hija bil-mod.
Dan il-metodu ġeneralment jintuża għal ossidazzjoni ta 'kwalità għolja, bħall-ossidazzjoni dielettrika tal-bieb, ossidazzjoni ta' saff buffer irqiq, jew għall-bidu tal-ossidazzjoni u t-tmiem tal-ossidazzjoni waqt l-ossidazzjoni ta 'saff ta' buffer oħxon.
(2)Proċess ta 'ossidazzjoni ta' ossiġnu imxarrab: Il-fwar tal-ilma jista 'jinġarr direttament fl-ossiġnu, jew jista' jinkiseb bir-reazzjoni tal-idroġenu u l-ossiġnu. Ir-rata ta 'ossidazzjoni tista' tinbidel billi jiġi aġġustat il-proporzjon tal-pressjoni parzjali tal-idroġenu jew fwar tal-ilma għall-ossiġnu.
Innota li biex tiġi żgurata s-sigurtà, il-proporzjon ta 'idroġenu għal ossiġnu m'għandux jaqbeż 1.88:1. L-ossidazzjoni tal-ossiġnu mxarrba hija dovuta għall-preżenza kemm tal-ossiġnu kif ukoll tal-fwar tal-ilma fil-gass ta 'reazzjoni, u l-fwar tal-ilma jiddekomponi f'ossidu tal-idroġenu (HO) f'temperaturi għoljin.
Ir-rata ta 'diffużjoni tal-ossidu tal-idroġenu fl-ossidu tas-silikon hija ħafna aktar mgħaġġla minn dik tal-ossiġnu, għalhekk ir-rata ta' ossidazzjoni tal-ossiġnu imxarrab hija madwar ordni ta 'kobor ogħla mir-rata ta' ossidazzjoni tal-ossiġnu niexef.
(3)Proċess ta 'ossidazzjoni drogat bil-kloru: Minbarra l-ossidazzjoni tradizzjonali tal-ossiġnu niexef u l-ossiġnu imxarrab, il-gass tal-kloru, bħal klorur tal-idroġenu (HCl), dichloroethylene DCE (C2H2Cl2) jew id-derivattivi tiegħu, jistgħu jiġu miżjuda mal-ossiġnu biex itejbu r-rata ta 'ossidazzjoni u l-kwalità tas-saff tal-ossidu .
Ir-raġuni ewlenija għaż-żieda fir-rata ta 'ossidazzjoni hija li meta jiżdied il-kloru għall-ossidazzjoni, mhux biss ir-reattant fih fwar tal-ilma li jista' jaċċellera l-ossidazzjoni, iżda l-kloru jakkumula wkoll ħdejn l-interface bejn Si u SiO2. Fil-preżenza ta 'ossiġnu, il-komposti tal-klorosilikon huma faċilment konvertiti f'ossidu tas-silikon, li jista' jikkatalizza l-ossidazzjoni.
Ir-raġuni ewlenija għat-titjib tal-kwalità tas-saff tal-ossidu hija li l-atomi tal-kloru fis-saff tal-ossidu jistgħu jippurifikaw l-attività tal-joni tas-sodju, u b'hekk inaqqsu d-difetti tal-ossidazzjoni introdotti mill-kontaminazzjoni tal-jone tas-sodju tat-tagħmir u jipproċessaw il-materja prima. Għalhekk, id-doping tal-kloru huwa involut fil-biċċa l-kbira tal-proċessi ta 'ossiġnu niexef.
2.2 Proċess ta' tixrid
It-tixrid tradizzjonali jirreferi għat-trasferiment ta' sustanzi minn żoni ta' konċentrazzjoni ogħla għal żoni ta' konċentrazzjoni aktar baxxa sakemm jitqassmu b'mod uniformi. Il-proċess ta 'diffużjoni isegwi l-liġi ta' Fick. It-tixrid jista 'jseħħ bejn żewġ sustanzi jew aktar, u d-differenzi ta' konċentrazzjoni u temperatura bejn żoni differenti jmexxu d-distribuzzjoni tas-sustanzi għal stat ta 'ekwilibriju uniformi.
Waħda mill-aktar proprjetajiet importanti tal-materjali semikondutturi hija li l-konduttività tagħhom tista 'tiġi aġġustata billi żżid tipi jew konċentrazzjonijiet differenti ta' dopants. Fil-manifattura ta 'ċirkwit integrat, dan il-proċess normalment jinkiseb permezz ta' proċessi ta 'doping jew diffużjoni.
Skont l-għanijiet tad-disinn, materjali semikondutturi bħal komposti tas-silikon, ġermanju jew III-V jistgħu jiksbu żewġ proprjetajiet semikondutturi differenti, tat-tip N jew tat-tip P, billi ddoping b'impuritajiet donaturi jew impuritajiet li jaċċettaw.
Id-doping tas-semikondutturi jitwettaq prinċipalment permezz ta 'żewġ metodi: diffużjoni jew impjantazzjoni tal-joni, kull wieħed bil-karatteristiċi tiegħu:
Id-doping tad-diffużjoni huwa inqas għali, iżda l-konċentrazzjoni u l-fond tal-materjal tad-doping ma jistgħux jiġu kkontrollati b'mod preċiż;
Filwaqt li l-impjantazzjoni tal-joni hija relattivament għalja, tippermetti kontroll preċiż tal-profili tal-konċentrazzjoni tad-dopant.
Qabel is-snin 70, id-daqs tal-karatteristika tal-grafika taċ-ċirkwit integrat kien tal-ordni ta '10μm, u t-teknoloġija tradizzjonali tad-diffużjoni termali kienet ġeneralment użata għad-doping.
Il-proċess ta 'diffużjoni jintuża prinċipalment biex jimmodifika materjali semikondutturi. Billi jxerrdu sustanzi differenti f'materjali semikondutturi, il-konduttività tagħhom u proprjetajiet fiżiċi oħra jistgħu jinbidlu.
Per eżempju, billi txerred l-element trivalenti boron fis-silikon, semikonduttur tat-tip P jiġi ffurmat; billi doping elementi pentavalenti fosfru jew arseniku, semikonduttur tat-tip N huwa ffurmat. Meta semikonduttur tat-tip P b'aktar toqob jiġi f'kuntatt ma 'semikonduttur tat-tip N b'aktar elettroni, tiġi ffurmata junction PN.
Hekk kif id-daqsijiet tal-karatteristiċi jiċkienu, il-proċess ta 'diffużjoni iżotropiku jagħmilha possibbli li d-dopants jinfirxu fuq in-naħa l-oħra tas-saff tal-ossidu tal-ilqugħ, u jikkawża xorts bejn ir-reġjuni li jmissu magħhom.
Ħlief għal xi użi speċjali (bħal diffużjoni fit-tul biex jiffurmaw żoni reżistenti għal vultaġġ għoli mqassma b'mod uniformi), il-proċess ta 'diffużjoni ġie sostitwit gradwalment minn impjantazzjoni tal-jone.
Madankollu, fil-ġenerazzjoni tat-teknoloġija taħt l-10nm, peress li d-daqs tal-Fin fl-apparat tat-transistor tal-effett tal-kamp tal-fin tridimensjonali (FinFET) huwa żgħir ħafna, l-impjantazzjoni tal-joni se tagħmel ħsara lill-istruttura ċkejkna tagħha. L-użu ta 'proċess ta' diffużjoni ta 'sors solidu jista' jsolvi din il-problema.
2.3 Proċess ta' degradazzjoni
Il-proċess ta 'ttemprar jissejjaħ ukoll ittemprar termali. Il-proċess huwa li tpoġġi l-wejfer tas-silikon f'ambjent ta 'temperatura għolja għal ċertu perjodu ta' żmien biex tbiddel il-mikrostruttura fuq il-wiċċ jew ġewwa tal-wejfer tas-silikon biex jinkiseb skop ta 'proċess speċifiku.
L-aktar parametri kritiċi fil-proċess ta 'ttemprar huma t-temperatura u l-ħin. Aktar ma tkun għolja t-temperatura u iktar ma jkun itwal iż-żmien, iktar ikun għoli l-baġit termali.
Fil-proċess attwali tal-manifattura taċ-ċirkwit integrat, il-baġit termali huwa kkontrollat b'mod strett. Jekk ikun hemm proċessi multipli ta 'ttemprar fil-fluss tal-proċess, il-baġit termali jista' jiġi espress bħala s-superpożizzjoni ta 'trattamenti tas-sħana multipli.
Madankollu, bil-minjaturizzazzjoni tan-nodi tal-proċess, il-baġit termali permissibbli fil-proċess kollu jsir iżgħar u iżgħar, jiġifieri, it-temperatura tal-proċess termali b'temperatura għolja ssir aktar baxxa u l-ħin isir iqsar.
Normalment, il-proċess ta 'ttemprar huwa kkombinat ma' impjantazzjoni ta 'jone, depożizzjoni ta' film irqiq, formazzjoni ta 'siliċida tal-metall u proċessi oħra. L-aktar komuni huwa ittemprar termali wara l-impjantazzjoni tal-joni.
L-impjantazzjoni tal-joni se jkollha impatt fuq l-atomi tas-sottostrat, u tikkawżalhom li jinfirdu mill-istruttura tal-kannizzata oriġinali u jagħmlu ħsara lill-kannizzata tas-sottostrat. L-ittemprar termali jista 'jsewwi l-ħsara tal-kannizzata kkawżata mill-impjantazzjoni tal-jone u tista' wkoll iċċaqlaq l-atomi tal-impurità impjantati mill-lakuni tal-kannizzata għas-siti tal-kannizzata, u b'hekk jattivahom.
It-temperatura meħtieġa għat-tiswija tal-ħsara tal-kannizzata hija ta 'madwar 500 °C, u t-temperatura meħtieġa għall-attivazzjoni tal-impurità hija ta' madwar 950 °C. Fit-teorija, iktar ma jkun itwal il-ħin tat-ttemprar u iktar tkun għolja t-temperatura, iktar tkun għolja r-rata ta 'attivazzjoni ta' impuritajiet, iżda baġit termali għoli wisq iwassal għal diffużjoni eċċessiva ta 'impuritajiet, li jagħmel il-proċess inkontrollabbli u finalment jikkawża degradazzjoni tal-prestazzjoni tal-apparat u taċ-ċirkwit.
Għalhekk, bl-iżvilupp tat-teknoloġija tal-manifattura, ittemprar tradizzjonali tal-forn fit-tul ġie gradwalment sostitwit minn ittemprar termali rapidu (RTA).
Fil-proċess tal-manifattura, xi films speċifiċi jeħtieġ li jgħaddu minn proċess ta 'ttemprar termali wara d-depożizzjoni biex jibdlu ċerti proprjetajiet fiżiċi jew kimiċi tal-film. Pereżempju, film maħlul isir dens, u jibdel ir-rata ta 'inċiżjoni niexfa jew imxarrba tiegħu;
Proċess ieħor ta 'ttemprar użat komunement iseħħ waqt il-formazzjoni tas-siliċidu tal-metall. Films tal-metall bħal kobalt, nikil, titanju, eċċ huma sputtered fuq il-wiċċ tal-wejfer tas-silikon, u wara ittemprar termali rapidu f'temperatura relattivament baxxa, il-metall u s-silikon jistgħu jiffurmaw liga.
Ċerti metalli jiffurmaw fażijiet ta 'liga differenti taħt kundizzjonijiet ta' temperatura differenti. Ġeneralment, huwa ttamat li tifforma fażi ta 'liga b'reżistenza ta' kuntatt aktar baxxa u reżistenza tal-ġisem matul il-proċess.
Skont ir-rekwiżiti tal-baġit termali differenti, il-proċess tal-ittemprar huwa maqsum f'ittemprar tal-forn b'temperatura għolja u ittemprar termali rapidu.
- Ittemprar tat-tubu tal-forn b'temperatura għolja:
Huwa metodu ta 'ttemprar tradizzjonali b'temperatura għolja, ħin twil ta' ttemprar u baġit għoli.
F'xi proċessi speċjali, bħal teknoloġija ta 'iżolament ta' injezzjoni ta 'ossiġnu għall-preparazzjoni ta' sottostrati SOI u proċessi ta 'diffużjoni fil-fond, hija użata ħafna. Proċessi bħal dawn ġeneralment jeħtieġu baġit termali ogħla biex jiksbu kannizzata perfetta jew distribuzzjoni uniformi ta 'impurità.
- Ittemprar Termali Rapidu:
Huwa l-proċess tal-ipproċessar ta 'wejfers tas-silikon permezz ta' tisħin/tkessiħ estremament rapidu u abitazzjoni qasira fit-temperatura fil-mira, xi kultant imsejjaħ ukoll Ipproċessar Termali Rapidu (RTP).
Fil-proċess li jiffurmaw junctions ultra-baxx, ittemprar termali rapidu jikseb ottimizzazzjoni ta 'kompromess bejn it-tiswija tad-difetti tal-kannizzata, l-attivazzjoni tal-impurità, u l-minimizzazzjoni tad-diffużjoni tal-impurità, u hija indispensabbli fil-proċess tal-manifattura ta' nodi ta 'teknoloġija avvanzata.
Il-proċess ta 'żieda/waqgħa fit-temperatura u l-waqfa qasira fit-temperatura fil-mira flimkien jikkostitwixxu l-baġit termali ta' ittemprar termali rapidu.
Ittremprar termali rapidu tradizzjonali għandu temperatura ta 'madwar 1000 ° C u jieħu sekondi. F'dawn l-aħħar snin, ir-rekwiżiti għall-ittemprar termali rapidu saru dejjem aktar stretti, u ttemprar flash, ittemprar spike, u ttemprar bil-lejżer żviluppaw gradwalment, b'ħinijiet ta 'ttemprar jilħqu millisekondi, u saħansitra għandhom tendenza li jiżviluppaw lejn mikrosekondi u sub-mikrosekondi.
3 . Tliet tagħmir tal-proċess tat-tisħin
3.1 Tagħmir ta' tixrid u ossidazzjoni
Il-proċess ta 'diffużjoni prinċipalment juża l-prinċipju ta' diffużjoni termali taħt kundizzjonijiet ta 'temperatura għolja (ġeneralment 900-1200 ℃) biex jinkorpora elementi ta' impurità fis-sottostrat tas-silikon f'fond meħtieġ biex jagħtiha distribuzzjoni speċifika ta 'konċentrazzjoni, sabiex tibdel il-proprjetajiet elettriċi tal- materjal u jiffurmaw struttura ta 'apparat semikonduttur.
Fit-teknoloġija taċ-ċirkwit integrat tas-silikon, il-proċess ta 'diffużjoni jintuża biex jagħmel junctions PN jew komponenti bħal resistors, capacitors, wajers ta' interkonnessjoni, dajowds u transistors f'ċirkwiti integrati, u jintuża wkoll għall-iżolament bejn il-komponenti.
Minħabba l-inabbiltà li tikkontrolla b'mod preċiż id-distribuzzjoni tal-konċentrazzjoni tad-doping, il-proċess tad-diffużjoni ġie sostitwit gradwalment mill-proċess tad-doping tal-impjantazzjoni tal-joni fil-manifattura ta 'ċirkwiti integrati b'dijametri tal-wejfer ta' 200 mm u 'l fuq, iżda ammont żgħir għadu jintuża f'tqal proċessi tad-doping.
It-tagħmir tad-diffużjoni tradizzjonali huwa prinċipalment fran ta 'diffużjoni orizzontali, u hemm ukoll numru żgħir ta' fran ta 'diffużjoni vertikali.
Forn tad-diffużjoni orizzontali:
Huwa tagħmir ta 'trattament tas-sħana użat ħafna fil-proċess ta' diffużjoni ta 'ċirkwiti integrati b'dijametru tal-wejfer inqas minn 200mm. Il-karatteristiċi tiegħu huma li l-korp tal-forn tat-tisħin, it-tubu ta 'reazzjoni u d-dgħajsa tal-kwarz li jġorru wejfers huma kollha mqiegħda orizzontalment, għalhekk għandu l-karatteristiċi tal-proċess ta' uniformità tajba bejn il-wejfers.
Huwa mhux biss wieħed mit-tagħmir ta 'quddiem importanti fuq il-linja tal-produzzjoni taċ-ċirkwit integrat, iżda wkoll użat ħafna fid-diffużjoni, ossidazzjoni, ittemprar, liga u proċessi oħra f'industriji bħal apparati diskreti, apparati elettroniċi tal-enerġija, apparati optoelettroniċi u fibri ottiċi .
Forn tad-diffużjoni vertikali:
Ġeneralment tirreferi għal tagħmir ta 'trattament tas-sħana tal-lott użat fil-proċess ta' ċirkwit integrat għal wejfers b'dijametru ta '200mm u 300mm, komunement magħrufa bħala forn vertikali.
Il-karatteristiċi strutturali tal-forn tad-diffużjoni vertikali huma li l-korp tal-forn tat-tisħin, it-tubu tar-reazzjoni u d-dgħajsa tal-kwarz li ġġorr il-wejfer huma kollha mqiegħda vertikalment, u l-wejfer jitqiegħed orizzontalment. Għandu l-karatteristiċi ta 'uniformità tajba fi ħdan il-wejfer, grad għoli ta' awtomazzjoni, u prestazzjoni stabbli tas-sistema, li tista 'tissodisfa l-ħtiġijiet ta' linji ta 'produzzjoni ta' ċirkwit integrat fuq skala kbira.
Il-forn tad-diffużjoni vertikali huwa wieħed mit-tagħmir importanti fil-linja tal-produzzjoni taċ-ċirkwit integrat tas-semikondutturi u huwa wkoll komunement użat fi proċessi relatati fl-oqsma tal-apparat elettroniku tal-qawwa (IGBT) u l-bqija.
Il-forn tad-diffużjoni vertikali huwa applikabbli għal proċessi ta 'ossidazzjoni bħal ossidazzjoni ta' l-ossiġnu niexef, ossidazzjoni ta 'sinteżi ta' idroġenu-ossiġenu, ossidazzjoni ta 'ossinitrur tas-silikon, u proċessi ta' tkabbir ta 'film irqiq bħal dijossidu tas-silikon, polysilicon, nitrur tas-silikon (Si3N4), u depożizzjoni ta' saff atomiku.
Huwa wkoll komunement użat fi proċessi ta 'ttemprar ta' temperatura għolja, ittemprar tar-ram u liga. F'termini ta 'proċess ta' diffużjoni, fran ta 'diffużjoni vertikali kultant jintużaw ukoll fi proċessi ta' doping tqal.
3.2 Tagħmir ta 'ttemprar rapidu
It-tagħmir ta 'Proċessar Termali Rapidu (RTP) huwa tagħmir ta' trattament tas-sħana ta 'wejfer wieħed li jista' jgħolli malajr it-temperatura tal-wejfer għat-temperatura meħtieġa mill-proċess (200-1300 ° C) u jista 'malajr jiksaħha. Ir-rata tat-tisħin/tkessiħ hija ġeneralment 20-250°C/s.
Minbarra firxa wiesgħa ta 'sorsi ta' enerġija u ħin ta 'ttemprar, it-tagħmir RTP għandu wkoll prestazzjoni ta' proċess eċċellenti oħra, bħal kontroll tal-baġit termali eċċellenti u uniformità aħjar tal-wiċċ (speċjalment għal wejfers ta 'daqs kbir), it-tiswija tal-ħsara tal-wejfers ikkawżata mill-impjantazzjoni tal-jone, u kmamar multipli jistgħu jmexxu passi tal-proċess differenti simultanjament.
Barra minn hekk, it-tagħmir RTP jista 'b'mod flessibbli u malajr jikkonverti u jaġġusta gassijiet tal-proċess, sabiex proċessi multipli ta' trattament tas-sħana jkunu jistgħu jitlestew fl-istess proċess ta 'trattament tas-sħana.
It-tagħmir RTP huwa l-aktar użat komunement fl-ittemprar termali rapidu (RTA). Wara l-impjantazzjoni tal-joni, huwa meħtieġ tagħmir RTP biex isewwi l-ħsara kkawżata mill-impjantazzjoni tal-joni, jattiva protoni drogati u jinibixxi b'mod effettiv id-diffużjoni tal-impurità.
B'mod ġenerali, it-temperatura għat-tiswija tad-difetti tal-kannizzata hija ta 'madwar 500 ° C, filwaqt li 950 ° C hija meħtieġa għall-attivazzjoni ta' atomi drogati. L-attivazzjoni tal-impuritajiet hija relatata mal-ħin u t-temperatura. Iktar ma jkun itwal iż-żmien u iktar tkun għolja t-temperatura, aktar l-impuritajiet jiġu attivati bis-sħiħ, iżda ma jwassalx biex jinibixxi t-tixrid tal-impuritajiet.
Minħabba li t-tagħmir RTP għandu l-karatteristiċi ta 'żieda/waqgħa mgħaġġla fit-temperatura u tul ta' żmien qasir, il-proċess ta 'ttemprar wara l-impjantazzjoni tal-jone jista' jikseb l-aħjar għażla tal-parametri fost it-tiswija tad-difetti tal-kannizzata, attivazzjoni ta 'impurità u inibizzjoni tad-diffużjoni tal-impurità.
RTA hija prinċipalment maqsuma fl-erba 'kategoriji li ġejjin:
(1)Ittemprar ta' Spike
Il-karatteristika tiegħu hija li tiffoka fuq il-proċess ta 'tisħin/tkessiħ rapidu, iżda bażikament m'għandha l-ebda proċess ta' preservazzjoni tas-sħana. L-ittemprar tas-spike jibqa 'fil-punt ta' temperatura għolja għal żmien qasir ħafna, u l-funzjoni ewlenija tiegħu hija li tattiva l-elementi tad-doping.
F'applikazzjonijiet attwali, il-wejfer jibda jisħon malajr minn ċertu punt ta 'temperatura standby stabbli u immedjatament jibred wara li jilħaq il-punt tat-temperatura fil-mira.
Peress li l-ħin ta 'manutenzjoni fil-punt tat-temperatura fil-mira (jiġifieri, l-ogħla punt tat-temperatura) huwa qasir ħafna, il-proċess ta' ttemprar jista 'jimmassimizza l-grad ta' attivazzjoni ta 'impurità u jimminimizza l-grad ta' diffużjoni ta 'impurità, filwaqt li jkollu karatteristiċi tajbin ta' tiswija ta 'ttemprar ta' difetti, li jirriżulta f'ogħla livell. kwalità ta 'twaħħil u kurrent ta' tnixxija aktar baxx.
Spike ittemprar huwa użat ħafna fi proċessi ta 'junction ultra-baxx wara 65nm. Il-parametri tal-proċess ta 'l-ittemprar ta' spike prinċipalment jinkludu l-ogħla temperatura, l-ogħla ħin ta 'dwell, id-diverġenza fit-temperatura u r-reżistenza tal-wejfer wara l-proċess.
Iqsar il-ħin massimu ta 'residenza, l-aħjar. Jiddependi prinċipalment fuq ir-rata tat-tisħin/tkessiħ tas-sistema ta 'kontroll tat-temperatura, iżda l-atmosfera tal-gass tal-proċess magħżul kultant għandha wkoll ċertu impatt fuqha.
Pereżempju, l-elju għandu volum atomiku żgħir u rata ta 'diffużjoni mgħaġġla, li twassal għal trasferiment rapidu u uniformi tas-sħana u tista' tnaqqas l-ogħla wisa 'jew il-ħin ta' residenza tal-quċċata. Għalhekk, l-elju kultant jintgħażel biex jassisti t-tisħin u t-tkessiħ.
(2)Ittemprar tal-bozoz
It-teknoloġija tal-ittemprar tal-bozoz tintuża ħafna. Lampi aloġeni ġeneralment jintużaw bħala sorsi ta 'sħana ta' ttemprar rapidu. Ir-rati għolja ta 'tisħin/tkessiħ tagħhom u l-kontroll preċiż tat-temperatura jistgħu jissodisfaw ir-rekwiżiti tal-proċessi ta' manifattura 'l fuq minn 65nm.
Madankollu, ma jistax jissodisfa bis-sħiħ ir-rekwiżiti stretti tal-proċess ta '45nm (wara l-proċess ta' 45nm, meta jseħħ il-kuntatt tan-nikil-silikon tal-LSI loġika, il-wejfer jeħtieġ li jissaħħan malajr minn 200 ° C għal aktar minn 1000 ° C fi żmien millisekondi, għalhekk ittemprar bil-lejżer huwa ġeneralment meħtieġ).
(3)Ittemprar bil-lejżer
L-ittemprar bil-lejżer huwa l-proċess li juża direttament il-laser biex iżżid malajr it-temperatura tal-wiċċ tal-wejfer sakemm ikun biżżejjed biex jiddewweb il-kristall tas-silikon, u jagħmilha attivata ħafna.
Il-vantaġġi tal-ittemprar bil-lejżer huma tisħin estremament mgħaġġel u kontroll sensittiv. Ma teħtieġx tisħin tal-filament u bażikament m'hemm l-ebda problemi b'dewmien fit-temperatura u ħajja tal-filament.
Madankollu, mil-lat tekniku, it-ttemprar bil-lejżer għandu kurrent ta 'tnixxija u problemi ta' difett ta 'fdalijiet, li se jkollhom ukoll ċertu impatt fuq il-prestazzjoni tal-apparat.
(4)Ittemprar Flash
Ittemprar flash hija teknoloġija ta 'ttemprar li tuża radjazzjoni ta' intensità għolja biex twettaq ittemprar ta 'spike fuq wejfers f'temperatura speċifika ta' preheat.
Il-wejfer jissaħħan minn qabel għal 600-800 ° C, u mbagħad tintuża radjazzjoni ta 'intensità għolja għal irradjazzjoni tal-polz għal żmien qasir. Meta l-ogħla temperatura tal-wejfer tilħaq it-temperatura ta 'l-ittemprar meħtieġa, ir-radjazzjoni tintefa immedjatament.
It-tagħmir RTP jintuża dejjem aktar fil-manifattura ta 'ċirkwiti integrati avvanzati.
Minbarra li jintuża b'mod wiesa 'fi proċessi RTA, it-tagħmir RTP beda jintuża wkoll f'ossidazzjoni termali mgħaġġla, nitridazzjoni termali mgħaġġla, diffużjoni termali rapida, depożizzjoni rapida tal-fwar kimiku, kif ukoll ġenerazzjoni tas-siliċida tal-metall u proċessi epitassjali.
——————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera jistgħu jipprovdupartijiet tal-grafita,feltru artab/riġidu,Partijiet tal-karbur tas-silikon,Partijiet tal-karbur tas-silikon CVD, uPartijiet miksija SiC/TaCbi proċess sħiħ tas-semikondutturi fi 30 jum.
Jekk inti interessat fil-prodotti semikondutturi ta 'hawn fuq,jekk jogħġbok, toqgħodx lura milli tikkuntattjana għall-ewwel darba.
Tel: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Ħin tal-post: Awissu-27-2024