Lyhyt esittely nopeasta lämpöhehkutuksesta

Nopea lämpöhehkutus (lyhennettynä RTA tai RTP) on nopea lämpökäsittelytekniikka puolijohteiden valmistuksessa. Sen ydinperiaate on lämmittää kiekon pinta nopeasti korkean intensiteetin säteilylämmönlähteellä (kuten halogeenilamput, laserit, salamalamput jne.), lämmittämällä kiekko tavoitelämpötilaan erittäin lyhyessä ajassa (sekunnissa tai millisekunnissa), jota seuraa nopea jäähdytysprosessi.

Hehkutusprosessien päätyypit

Edistyneiden valmistussolmujen yhä lyhyempien hehkutusaikojen kysynnän johdosta on kehitetty täydellinen valikoima hehkutustekniikoita, joiden käsittelyaika on skaalattu peräkkäin sekunneista millisekunteihin ja edelleen mikrosekunteihin.

1. Liota nopea lämpöhehkutus

Perinteinen RTA-prosessi, jossa 1–30 sekuntia viipyy huippulämpötilassa.

2. Piikki nopea lämpöhehkutus

Kiekot saavuttavat huippulämpötilan (~1050 °C) merkityksettömällä sekunnissa viipymällä ennen välitöntä jäähtymistä; valtavirran erittäin matalan risteyksen muodostusprosessi.

3. Salamalampun hehkutus

Valokaarilamppujen voimakas millisekuntien mittakaavainen salama lämmittää välittömästi vain kiekon pinnan pitäen samalla bulkkisubstraatin viileänä.

4.Laser piikkihehkutus

Pyyhkäisevä lasersäde tuottaa mikrosekunnista millisekuntiin paikallista kuumennusta, joka on rajoitettu ylimpään piikerrokseen. Se tarjoaa pienimmän lämpöbudjetin, suurimman seostusaineen aktivointitehokkuuden ja matalimmat mahdolliset liitokset.

---

Miksi nopeaa lämpöhehkutusta tarvitaan ioni-istutuksen jälkeen?

Ioni-istutus on aggressiivinen pommitusprosessi, joka perustuu korkeaenergisiin ioneihin, jotka iskevät piikiekkoja täydelliseen seostukseen, mikä aiheuttaa vakavia vaurioita kiekolle ja johtaa kahteen kriittiseen vikaan, jotka voidaan korjata vain hehkutusprosessilla.

1. Seostusaineet ovat väärissä hilakohdissa

Jotta seostusatomit (boori, fosfori, arseeni) voisivat muodostaa vapaita varauksenkantajia (reikiä tai elektroneja), niiden on sijaittava substituutiohilakohdilla, jotka korvaavat alkuperäiset piiatomit. Välittömästi implantoinnin jälkeen useimmat seostusaineet jäävät kuitenkin loukkuun interstitiaalisiin kohtiin. Nämä interstitiaaliset lisäaineet ovat sähköisesti inaktiivisia eivätkä voi edistää kantajia johtamiseen. Hehkutus tuottaa lämpöenergiaa, joka saa interstitiaaliset seostusaineet siirtymään korvauskohtiin, mikä saavuttaa todellisen "seostusaineen aktivoitumisen" ja tekee niistä toiminnallisia luovuttajia tai vastaanottajia. Seostusaineen aktivointinopeus säätelee suoraan seostetun kerroksen arkinkestävyyttä.

2. Hilarakenne on vakavasti vaurioitunut

Suuriannoksinen ioni-istutus rikkoo kiekon pinnan järjestetyn kidehilan ja voi jopa johtaa amorfisoitumiseen: alunperin hyvin kohdistettu yksikiteinen pii muuttuu epäjärjestyneeksi lasimaiseksi amorfiseksi piikerrokseksi. Hehkutus mahdollistaa tämän amorfisen piikerroksen kasvattamisen takaisin yhdeksi kiteeksi käyttämällä ehjää alla olevaa piitä mallina. Tätä prosessia kutsutaan kiinteäfaasiseksi epitaksiaaliseksi uudelleenkiteytykseksi (SPER).

Miksi hehkutusprosessin täytyy olla "nopea"?

Jos korkean lämpötilan käsittely on pakollista, miksi et käyttäisi tavanomaisia ​​uuneja pitkäaikaiseen lämmitykseen nopean lämpöhehkutuksen sijaan? Syynä on se, että korkeat lämpötilat eivät vain aktivoi epäpuhtauksia, vaan saavat ne myös leviämään sisäänpäin, mikä tekee liitoskohdasta syvemmän. Kehittyneet puolijohdelaitteet vaativat ultra-matalia liitoksia (USJ), mitä matalampi liitos, sitä parempi.

Seostusaineen diffuusioetäisyys määräytyy lämpöbudjetin mukaan, joka määritellään kaavalla:

Diffuusiopituus ≈ √(D · t), D ∝ exp(−Eₐ/kT)

D = seostusaineen diffuusiokerroin (nousee eksponentiaalisesti lämpötilan mukana)

t = viipymäaika korkeassa lämpötilassa

Korkeammat lämpötilat ja pidemmät terminen viipymäajat johtavat molemmat syvemmälle risteykselle, mikä luo perustavanlaatuisen kompromissin: riittävän korkea lämpötila on välttämätön lisäaineen täydelliseen aktivoitumiseen, mutta kuitenkin minimaalinen kuumennusaika vaaditaan liitoskohdan syvenemisen estämiseksi.

Ainoa toimiva ratkaisu on nopea nousu huippulämpötilaan, jota seuraa välitön jäähdytys, mikä rajoittaa korkean lämpötilan altistumista erittäin lyhyelle ikkunalle. Tämä on nopean lämpöhehkutuksen ydinetu tavanomaiseen uunilämmityskäsittelyyn verrattuna: toisen tai jopa millisekunnin mittakaavan lämpötilasykli minimoi kokonaislämpöbudjetin.

Semicorex tarjoaa korkealaatuistaRTP/RTA-kiekkojen alustatasiakkaiden tarpeiden perusteella. Jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset lisätietoja, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä.

Puhelinnumero +86-13567891907

Sähköposti: sales@semicorex.com