1. Ikhtisar
Pemanasan, juga dikenal sebagai pemrosesan termal, mengacu pada prosedur manufaktur yang beroperasi pada suhu tinggi, biasanya lebih tinggi dari titik leleh aluminium.
Proses pemanasan biasanya dilakukan dalam tungku bersuhu tinggi dan mencakup proses utama seperti oksidasi, difusi pengotor, dan anil untuk perbaikan cacat kristal dalam pembuatan semikonduktor.
Oksidasi: Ini adalah proses di mana wafer silikon ditempatkan di atmosfer oksidan seperti oksigen atau uap air untuk perlakuan panas suhu tinggi, menyebabkan reaksi kimia pada permukaan wafer silikon membentuk film oksida.
Difusi pengotor: mengacu pada penggunaan prinsip difusi termal dalam kondisi suhu tinggi untuk memasukkan unsur pengotor ke dalam substrat silikon sesuai dengan persyaratan proses, sehingga memiliki distribusi konsentrasi tertentu, sehingga mengubah sifat listrik bahan silikon.
Annealing mengacu pada proses pemanasan wafer silikon setelah implantasi ion untuk memperbaiki cacat kisi yang disebabkan oleh implantasi ion.
Ada tiga tipe dasar peralatan yang digunakan untuk oksidasi/difusi/anil:
- Tungku horisontal;
- Tungku vertikal;
- Tungku pemanasan cepat: peralatan perlakuan panas cepat
Proses perlakuan panas tradisional terutama menggunakan perlakuan suhu tinggi jangka panjang untuk menghilangkan kerusakan yang disebabkan oleh implantasi ion, namun kelemahannya adalah penghilangan cacat yang tidak lengkap dan efisiensi aktivasi yang rendah dari pengotor yang ditanamkan.
Selain itu, karena suhu anil yang tinggi dan waktu yang lama, kemungkinan besar akan terjadi redistribusi pengotor, menyebabkan sejumlah besar pengotor berdifusi dan gagal memenuhi persyaratan sambungan yang dangkal dan distribusi pengotor yang sempit.
Anil termal cepat wafer yang ditanamkan ion menggunakan peralatan pemrosesan termal cepat (RTP) adalah metode perlakuan panas yang memanaskan seluruh wafer hingga suhu tertentu (umumnya 400-1300°C) dalam waktu yang sangat singkat.
Dibandingkan dengan anil pemanas tungku, ia memiliki keunggulan anggaran termal yang lebih sedikit, jangkauan pergerakan pengotor yang lebih kecil di area doping, polusi yang lebih sedikit, dan waktu pemrosesan yang lebih singkat.
Proses anil termal yang cepat dapat menggunakan berbagai sumber energi, dan rentang waktu anil sangat luas (dari 100 hingga 10-9 detik, seperti anil lampu, anil laser, dll.). Ini sepenuhnya dapat mengaktifkan pengotor sekaligus secara efektif menekan redistribusi pengotor. Saat ini banyak digunakan dalam proses manufaktur sirkuit terpadu kelas atas dengan diameter wafer lebih besar dari 200mm.
2. Proses pemanasan kedua
2.1 Proses oksidasi
Dalam proses pembuatan sirkuit terpadu, ada dua metode untuk membentuk film silikon oksida: oksidasi termal dan deposisi.
Proses oksidasi mengacu pada proses pembentukan SiO2 pada permukaan wafer silikon melalui oksidasi termal. Film SiO2 yang dibentuk oleh oksidasi termal banyak digunakan dalam proses pembuatan sirkuit terpadu karena sifat isolasi listriknya yang unggul dan kelayakan prosesnya.
Aplikasi terpentingnya adalah sebagai berikut:
- Lindungi perangkat dari goresan dan kontaminasi;
- Membatasi isolasi lapangan dari pembawa bermuatan (pasivasi permukaan);
- Bahan dielektrik dalam gerbang oksida atau struktur sel penyimpanan;
- Masking implan dalam doping;
- Lapisan dielektrik antara lapisan konduktif logam.
(1)Perlindungan dan isolasi perangkat
SiO2 yang tumbuh pada permukaan wafer (wafer silikon) dapat berfungsi sebagai lapisan penghalang yang efektif untuk mengisolasi dan melindungi perangkat sensitif di dalam silikon.
Karena SiO2 adalah bahan yang keras dan tidak berpori (padat), maka SiO2 dapat digunakan untuk mengisolasi perangkat aktif pada permukaan silikon secara efektif. Lapisan SiO2 yang keras akan melindungi wafer silikon dari goresan dan kerusakan yang mungkin terjadi selama proses pembuatan.
(2)Pasifasi permukaan
Pasivasi permukaan Keuntungan utama SiO2 yang ditumbuhkan secara termal adalah ia dapat mengurangi kepadatan permukaan silikon dengan membatasi ikatannya yang menjuntai, suatu efek yang dikenal sebagai pasivasi permukaan.
Ini mencegah degradasi listrik dan mengurangi jalur kebocoran arus yang disebabkan oleh uap air, ion, atau kontaminan eksternal lainnya. Lapisan keras SiO2 melindungi Si dari goresan dan kerusakan proses yang mungkin terjadi selama pasca produksi.
Lapisan SiO2 yang tumbuh pada permukaan Si dapat mengikat kontaminan yang aktif secara elektrik (kontaminasi ion bergerak) pada permukaan Si. Pasifasi juga penting untuk mengendalikan arus bocor perangkat sambungan dan menumbuhkan oksida gerbang yang stabil.
Sebagai lapisan pasivasi berkualitas tinggi, lapisan oksida memiliki persyaratan kualitas seperti ketebalan yang seragam, tidak ada lubang kecil dan rongga.
Faktor lain dalam menggunakan lapisan oksida sebagai lapisan pasivasi permukaan Si adalah ketebalan lapisan oksida. Lapisan oksida harus cukup tebal untuk mencegah lapisan logam terisi karena akumulasi muatan pada permukaan silikon, yang mirip dengan penyimpanan muatan dan karakteristik kerusakan kapasitor biasa.
SiO2 juga memiliki koefisien muai panas yang sangat mirip dengan Si. Wafer silikon mengembang selama proses suhu tinggi dan menyusut selama pendinginan.
SiO2 mengembang atau berkontraksi dengan laju yang sangat dekat dengan Si, sehingga meminimalkan lengkungan wafer silikon selama proses termal. Hal ini juga menghindari pemisahan film oksida dari permukaan silikon akibat tekanan film.
(3)Dielektrik gerbang oksida
Untuk struktur gerbang oksida yang paling umum digunakan dan penting dalam teknologi MOS, lapisan oksida yang sangat tipis digunakan sebagai bahan dielektrik. Karena lapisan oksida gerbang dan Si di bawahnya memiliki karakteristik kualitas dan stabilitas yang tinggi, lapisan oksida gerbang umumnya diperoleh melalui pertumbuhan termal.
SiO2 memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi (107V/m) dan resistivitas yang tinggi (sekitar 1017Ω·cm).
Kunci keandalan perangkat MOS adalah integritas lapisan oksida gerbang. Struktur gerbang pada perangkat MOS mengontrol aliran arus. Karena oksida ini adalah dasar dari fungsi microchip berdasarkan teknologi efek medan,
Oleh karena itu, kualitas tinggi, keseragaman ketebalan film yang sangat baik dan tidak adanya pengotor merupakan persyaratan dasarnya. Kontaminasi apa pun yang dapat menurunkan fungsi struktur oksida gerbang harus dikontrol dengan ketat.
(4)Penghalang doping
SiO2 dapat digunakan sebagai lapisan penutup yang efektif untuk doping selektif pada permukaan silikon. Setelah lapisan oksida terbentuk pada permukaan silikon, SiO2 di bagian transparan masker digores untuk membentuk jendela yang melaluinya bahan doping dapat masuk ke wafer silikon.
Jika tidak ada jendela, oksida dapat melindungi permukaan silikon dan mencegah penyebaran kotoran, sehingga memungkinkan implantasi pengotor selektif.
Dopan bergerak lambat dalam SiO2 dibandingkan dengan Si, sehingga hanya diperlukan lapisan oksida tipis untuk memblokir dopan (perhatikan bahwa laju ini bergantung pada suhu).
Lapisan oksida tipis (misalnya setebal 150 Å) juga dapat digunakan di area yang memerlukan implantasi ion, yang dapat digunakan untuk meminimalkan kerusakan pada permukaan silikon.
Hal ini juga memungkinkan kontrol yang lebih baik terhadap kedalaman persimpangan selama implantasi pengotor dengan mengurangi efek penyaluran. Setelah implantasi, oksida dapat dihilangkan secara selektif dengan asam fluorida untuk membuat permukaan silikon kembali rata.
(5)Lapisan dielektrik antar lapisan logam
SiO2 tidak menghantarkan listrik dalam kondisi normal, sehingga merupakan isolator yang efektif antara lapisan logam dalam microchip. SiO2 dapat mencegah terjadinya korsleting antara lapisan logam atas dan lapisan logam bawah, seperti halnya isolator pada kawat dapat mencegah korsleting.
Persyaratan kualitas oksida adalah bebas dari lubang kecil dan rongga. Hal ini sering dilakukan untuk mendapatkan fluiditas yang lebih efektif, yang dapat meminimalkan penyebaran kontaminasi dengan lebih baik. Biasanya diperoleh dengan deposisi uap kimia daripada pertumbuhan termal.
Tergantung pada gas reaksinya, proses oksidasi biasanya dibagi menjadi:
- Oksidasi oksigen kering: Si + O2→SiO2;
- Oksidasi oksigen basah: 2H2O (uap air) + Si→SiO2+2H2;
- Oksidasi yang didoping klorin: Gas klorin, seperti hidrogen klorida (HCl), dikloroetilen DCE (C2H2Cl2) atau turunannya, ditambahkan ke oksigen untuk meningkatkan laju oksidasi dan kualitas lapisan oksida.
(1)Proses oksidasi oksigen kering: Molekul oksigen dalam gas reaksi berdifusi melalui lapisan oksida yang telah terbentuk, mencapai antarmuka antara SiO2 dan Si, bereaksi dengan Si, dan kemudian membentuk lapisan SiO2.
SiO2 yang dibuat dengan oksidasi oksigen kering memiliki struktur padat, ketebalan seragam, kemampuan menutupi yang kuat untuk injeksi dan difusi, dan pengulangan proses yang tinggi. Kerugiannya adalah tingkat pertumbuhannya lambat.
Metode ini umumnya digunakan untuk oksidasi berkualitas tinggi, seperti oksidasi dielektrik gerbang, oksidasi lapisan penyangga tipis, atau untuk memulai oksidasi dan mengakhiri oksidasi selama oksidasi lapisan penyangga tebal.
(2)Proses oksidasi oksigen basah: Uap air dapat dibawa langsung dalam oksigen, atau dapat diperoleh melalui reaksi hidrogen dan oksigen. Laju oksidasi dapat diubah dengan mengatur rasio tekanan parsial hidrogen atau uap air terhadap oksigen.
Perhatikan bahwa untuk menjamin keamanan, rasio hidrogen terhadap oksigen tidak boleh melebihi 1,88:1. Oksidasi oksigen basah disebabkan oleh adanya oksigen dan uap air dalam gas reaksi, dan uap air akan terurai menjadi hidrogen oksida (H2O) pada suhu tinggi.
Laju difusi hidrogen oksida dalam silikon oksida jauh lebih cepat dibandingkan oksigen, sehingga laju oksidasi oksigen basah kira-kira satu tingkat lebih tinggi daripada laju oksidasi oksigen kering.
(3)Proses oksidasi yang didoping klorin: Selain oksidasi oksigen kering tradisional dan oksidasi oksigen basah, gas klor, seperti hidrogen klorida (HCl), dikloroetilen DCE (C2H2Cl2) atau turunannya, dapat ditambahkan ke oksigen untuk meningkatkan laju oksidasi dan kualitas lapisan oksida .
Alasan utama peningkatan laju oksidasi adalah ketika klorin ditambahkan untuk oksidasi, reaktan tidak hanya mengandung uap air yang dapat mempercepat oksidasi, tetapi klorin juga terakumulasi di dekat antarmuka antara Si dan SiO2. Dengan adanya oksigen, senyawa klorosilikon mudah diubah menjadi silikon oksida, yang dapat mengkatalisis oksidasi.
Alasan utama peningkatan kualitas lapisan oksida adalah bahwa atom klor pada lapisan oksida dapat memurnikan aktivitas ion natrium, sehingga mengurangi cacat oksidasi yang disebabkan oleh kontaminasi ion natrium pada peralatan dan bahan baku proses. Oleh karena itu, doping klorin terlibat dalam sebagian besar proses oksidasi oksigen kering.
2.2 Proses difusi
Difusi tradisional mengacu pada perpindahan zat dari area dengan konsentrasi lebih tinggi ke area dengan konsentrasi lebih rendah hingga terdistribusi secara merata. Proses difusi mengikuti hukum Fick. Difusi dapat terjadi antara dua zat atau lebih, dan perbedaan konsentrasi serta suhu antara area yang berbeda mendorong distribusi zat ke keadaan setimbang yang seragam.
Salah satu sifat terpenting bahan semikonduktor adalah konduktivitasnya dapat disesuaikan dengan menambahkan jenis atau konsentrasi dopan yang berbeda. Dalam pembuatan sirkuit terpadu, proses ini biasanya dicapai melalui proses doping atau difusi.
Tergantung pada tujuan desainnya, bahan semikonduktor seperti senyawa silikon, germanium atau III-V dapat memperoleh dua sifat semikonduktor yang berbeda, tipe-N atau tipe-P, dengan melakukan doping dengan pengotor donor atau pengotor akseptor.
Doping semikonduktor terutama dilakukan melalui dua metode: difusi atau implantasi ion, yang masing-masing memiliki karakteristiknya sendiri:
Doping difusi lebih murah, tetapi konsentrasi dan kedalaman bahan doping tidak dapat dikontrol secara tepat;
Meskipun implantasi ion relatif mahal, hal ini memungkinkan kontrol yang tepat terhadap profil konsentrasi dopan.
Sebelum tahun 1970-an, ukuran fitur grafik sirkuit terpadu berada di urutan 10μm, dan teknologi difusi termal tradisional umumnya digunakan untuk doping.
Proses difusi terutama digunakan untuk memodifikasi bahan semikonduktor. Dengan mendifusikan berbagai zat ke dalam bahan semikonduktor, konduktivitas dan sifat fisik lainnya dapat diubah.
Misalnya, dengan mendifusikan unsur trivalen boron ke dalam silikon, semikonduktor tipe-P terbentuk; dengan mendoping unsur pentavalen fosfor atau arsenik, semikonduktor tipe-N terbentuk. Ketika semikonduktor tipe-P dengan lebih banyak lubang bersentuhan dengan semikonduktor tipe-N dengan lebih banyak elektron, sambungan PN akan terbentuk.
Ketika ukuran fitur menyusut, proses difusi isotropik memungkinkan dopan berdifusi ke sisi lain lapisan oksida pelindung, menyebabkan hubungan pendek antara daerah yang berdekatan.
Kecuali untuk beberapa kegunaan khusus (seperti difusi jangka panjang untuk membentuk area tahan tegangan tinggi yang terdistribusi secara merata), proses difusi secara bertahap digantikan oleh implantasi ion.
Namun, pada generasi teknologi di bawah 10nm, karena ukuran Sirip pada perangkat transistor efek medan sirip tiga dimensi (FinFET) sangat kecil, implantasi ion akan merusak struktur kecilnya. Penggunaan proses difusi sumber padat dapat mengatasi masalah ini.
2.3 Proses degradasi
Proses anil disebut juga anil termal. Prosesnya adalah dengan menempatkan wafer silikon dalam lingkungan bersuhu tinggi selama jangka waktu tertentu untuk mengubah struktur mikro pada permukaan atau bagian dalam wafer silikon untuk mencapai tujuan proses tertentu.
Parameter terpenting dalam proses annealing adalah suhu dan waktu. Semakin tinggi suhu dan semakin lama waktu, semakin tinggi pula anggaran termalnya.
Dalam proses pembuatan sirkuit terpadu yang sebenarnya, anggaran termal dikontrol dengan ketat. Jika terdapat beberapa proses anil dalam aliran proses, anggaran termal dapat dinyatakan sebagai superposisi dari beberapa perlakuan panas.
Namun, dengan miniaturisasi node proses, anggaran termal yang diijinkan di seluruh proses menjadi semakin kecil, yaitu suhu proses termal suhu tinggi menjadi lebih rendah dan waktu menjadi lebih pendek.
Biasanya proses anil dikombinasikan dengan implantasi ion, deposisi film tipis, pembentukan silisida logam dan proses lainnya. Yang paling umum adalah anil termal setelah implantasi ion.
Implantasi ion akan berdampak pada atom substrat, menyebabkan atom tersebut terlepas dari struktur kisi aslinya dan merusak kisi substrat. Anil termal dapat memperbaiki kerusakan kisi yang disebabkan oleh implantasi ion dan juga dapat memindahkan atom pengotor yang ditanamkan dari celah kisi ke lokasi kisi, sehingga mengaktifkannya.
Suhu yang diperlukan untuk perbaikan kerusakan kisi adalah sekitar 500°C, dan suhu yang diperlukan untuk aktivasi pengotor adalah sekitar 950°C. Secara teori, semakin lama waktu anil dan semakin tinggi suhu, semakin tinggi tingkat aktivasi pengotor, namun anggaran termal yang terlalu tinggi akan menyebabkan difusi pengotor yang berlebihan, membuat proses tidak terkendali dan pada akhirnya menyebabkan penurunan kinerja perangkat dan sirkuit.
Oleh karena itu, seiring dengan berkembangnya teknologi manufaktur, anil tungku jangka panjang tradisional secara bertahap digantikan oleh anil termal cepat (RTA).
Dalam proses pembuatannya, beberapa film tertentu perlu menjalani proses anil termal setelah pengendapan untuk mengubah sifat fisik atau kimia tertentu dari film tersebut. Misalnya, film lepas menjadi padat, mengubah laju pengetsaan kering atau basah;
Proses anil lain yang umum digunakan terjadi selama pembentukan logam silisida. Film logam seperti kobalt, nikel, titanium, dll. disemprotkan ke permukaan wafer silikon, dan setelah anil termal cepat pada suhu yang relatif rendah, logam dan silikon dapat membentuk paduan.
Logam tertentu membentuk fase paduan yang berbeda pada kondisi suhu yang berbeda. Secara umum, diharapkan dapat membentuk fase paduan dengan resistansi kontak dan resistansi tubuh yang lebih rendah selama proses tersebut.
Menurut persyaratan anggaran termal yang berbeda, proses anil dibagi menjadi anil tungku suhu tinggi dan anil termal cepat.
- Anil tabung tungku suhu tinggi:
Ini adalah metode anil tradisional dengan suhu tinggi, waktu anil yang lama, dan anggaran yang tinggi.
Dalam beberapa proses khusus, seperti teknologi isolasi injeksi oksigen untuk menyiapkan substrat SOI dan proses difusi sumur dalam, teknologi ini banyak digunakan. Proses seperti itu umumnya memerlukan anggaran termal yang lebih tinggi untuk mendapatkan kisi yang sempurna atau distribusi pengotor yang seragam.
- Annealing Termal Cepat:
Ini adalah proses pemrosesan wafer silikon dengan pemanasan/pendinginan yang sangat cepat dan waktu tunggu singkat pada suhu target, terkadang juga disebut Rapid Thermal Processing (RTP).
Dalam proses pembentukan sambungan ultra-dangkal, anil termal cepat mencapai optimalisasi kompromi antara perbaikan cacat kisi, aktivasi pengotor, dan minimalisasi difusi pengotor, dan sangat diperlukan dalam proses pembuatan node berteknologi maju.
Proses kenaikan/penurunan suhu dan jangka pendek pada suhu target bersama-sama merupakan anggaran termal dari anil termal cepat.
Annealing termal cepat tradisional memiliki suhu sekitar 1000°C dan membutuhkan waktu beberapa detik. Dalam beberapa tahun terakhir, persyaratan untuk anil termal cepat menjadi semakin ketat, dan anil flash, anil lonjakan, dan anil laser secara bertahap berkembang, dengan waktu anil mencapai milidetik, dan bahkan cenderung berkembang menuju mikrodetik dan sub-mikrodetik.
3. Tiga peralatan proses pemanasan
3.1 Peralatan difusi dan oksidasi
Proses difusi terutama menggunakan prinsip difusi termal pada kondisi suhu tinggi (biasanya 900-1200℃) untuk memasukkan unsur pengotor ke dalam substrat silikon pada kedalaman yang diperlukan untuk memberikan distribusi konsentrasi tertentu, untuk mengubah sifat listrik dari silikon. material dan membentuk struktur perangkat semikonduktor.
Dalam teknologi sirkuit terpadu silikon, proses difusi digunakan untuk membuat sambungan PN atau komponen seperti resistor, kapasitor, kabel interkoneksi, dioda dan transistor dalam sirkuit terpadu, dan juga digunakan untuk isolasi antar komponen.
Karena ketidakmampuan mengontrol distribusi konsentrasi doping secara akurat, proses difusi secara bertahap digantikan oleh proses doping implantasi ion dalam pembuatan sirkuit terpadu dengan diameter wafer 200 mm ke atas, namun sejumlah kecil masih digunakan dalam produksi berat. proses doping.
Peralatan difusi tradisional sebagian besar berupa tungku difusi horizontal, dan ada juga sejumlah kecil tungku difusi vertikal.
Tungku difusi horizontal:
Ini adalah peralatan perlakuan panas yang banyak digunakan dalam proses difusi sirkuit terpadu dengan diameter wafer kurang dari 200mm. Ciri-cirinya adalah badan tungku pemanas, tabung reaksi dan perahu kuarsa pembawa wafer semuanya ditempatkan secara horizontal, sehingga memiliki karakteristik proses keseragaman yang baik antar wafer.
Ini bukan hanya salah satu peralatan front-end yang penting di lini produksi sirkuit terpadu, tetapi juga banyak digunakan dalam difusi, oksidasi, anil, paduan, dan proses lain dalam industri seperti perangkat diskrit, perangkat elektronika daya, perangkat optoelektronik, dan serat optik. .
Tungku difusi vertikal:
Umumnya mengacu pada peralatan perlakuan panas batch yang digunakan dalam proses sirkuit terpadu untuk wafer dengan diameter 200mm dan 300mm, yang biasa dikenal dengan tungku vertikal.
Ciri struktural tungku difusi vertikal adalah badan tungku pemanas, tabung reaksi, dan perahu kuarsa yang membawa wafer semuanya ditempatkan secara vertikal, dan wafer ditempatkan secara horizontal. Ini memiliki karakteristik keseragaman yang baik dalam wafer, otomatisasi tingkat tinggi, dan kinerja sistem yang stabil, yang dapat memenuhi kebutuhan jalur produksi sirkuit terpadu skala besar.
Tungku difusi vertikal merupakan salah satu peralatan penting dalam lini produksi sirkuit terpadu semikonduktor dan juga biasa digunakan dalam proses terkait di bidang perangkat elektronika daya (IGBT) dan sebagainya.
Tungku difusi vertikal dapat digunakan untuk proses oksidasi seperti oksidasi oksigen kering, oksidasi sintesis hidrogen-oksigen, oksidasi silikon oksinitrida, dan proses pertumbuhan film tipis seperti silikon dioksida, polisilikon, silikon nitrida (Si3N4), dan deposisi lapisan atom.
Ini juga biasa digunakan dalam proses anil suhu tinggi, anil tembaga, dan paduan. Dalam hal proses difusi, tungku difusi vertikal terkadang juga digunakan dalam proses doping berat.
3.2 Peralatan anil cepat
Peralatan Rapid Thermal Processing (RTP) merupakan peralatan perlakuan panas wafer tunggal yang dapat dengan cepat menaikkan suhu wafer ke suhu yang dibutuhkan oleh proses (200-1300°C) dan dapat dengan cepat mendinginkannya. Laju pemanasan/pendinginan umumnya 20-250°C/s.
Selain beragam sumber energi dan waktu anil, peralatan RTP juga memiliki kinerja proses luar biasa lainnya, seperti kontrol anggaran termal yang sangat baik dan keseragaman permukaan yang lebih baik (terutama untuk wafer berukuran besar), memperbaiki kerusakan wafer yang disebabkan oleh implantasi ion, dan beberapa ruang dapat menjalankan langkah proses yang berbeda secara bersamaan.
Selain itu, peralatan RTP dapat secara fleksibel dan cepat mengubah dan menyesuaikan gas proses, sehingga beberapa proses perlakuan panas dapat diselesaikan dalam proses perlakuan panas yang sama.
Peralatan RTP paling umum digunakan dalam rapid thermal annealing (RTA). Setelah implantasi ion, peralatan RTP diperlukan untuk memperbaiki kerusakan akibat implantasi ion, mengaktifkan proton yang didoping, dan secara efektif menghambat difusi pengotor.
Secara umum, suhu untuk memperbaiki cacat kisi adalah sekitar 500°C, sedangkan 950°C diperlukan untuk mengaktifkan atom yang didoping. Aktivasi pengotor berhubungan dengan waktu dan suhu. Semakin lama waktu dan semakin tinggi suhu, semakin aktif pengotornya, tetapi tidak kondusif untuk menghambat difusi pengotor.
Karena peralatan RTP memiliki karakteristik kenaikan/penurunan suhu yang cepat dan durasi yang singkat, proses anil setelah implantasi ion dapat mencapai pemilihan parameter yang optimal antara perbaikan cacat kisi, aktivasi pengotor, dan penghambatan difusi pengotor.
RTA terutama dibagi menjadi empat kategori berikut:
(1)Anil Lonjakan
Ciri khasnya adalah fokus pada proses pemanasan/pendinginan yang cepat, namun pada dasarnya tidak memiliki proses pengawetan panas. Anil lonjakan bertahan pada titik suhu tinggi untuk waktu yang sangat singkat, dan fungsi utamanya adalah mengaktifkan elemen doping.
Dalam aplikasi sebenarnya, wafer mulai memanas dengan cepat dari titik suhu siaga stabil tertentu dan segera menjadi dingin setelah mencapai titik suhu target.
Karena waktu pemeliharaan pada titik suhu target (yaitu titik suhu puncak) sangat singkat, proses anil dapat memaksimalkan tingkat aktivasi pengotor dan meminimalkan tingkat difusi pengotor, sekaligus memiliki karakteristik perbaikan anil cacat yang baik, sehingga menghasilkan lebih tinggi kualitas ikatan dan arus bocor yang lebih rendah.
Spike annealing banyak digunakan dalam proses sambungan ultra-dangkal setelah 65nm. Parameter proses spike annealing terutama mencakup suhu puncak, waktu tunggu puncak, perbedaan suhu, dan ketahanan wafer setelah proses.
Semakin pendek waktu tinggal puncaknya, semakin baik. Hal ini terutama bergantung pada laju pemanasan/pendinginan sistem kontrol suhu, namun atmosfer gas proses yang dipilih terkadang juga memiliki dampak tertentu terhadapnya.
Misalnya, helium memiliki volume atom yang kecil dan laju difusi yang cepat, sehingga kondusif untuk perpindahan panas yang cepat dan seragam serta dapat mengurangi lebar puncak atau waktu tinggal puncak. Oleh karena itu, helium terkadang dipilih untuk membantu pemanasan dan pendinginan.
(2)Annealing Lampu
Teknologi anil lampu banyak digunakan. Lampu halogen umumnya digunakan sebagai sumber panas anil cepat. Laju pemanasan/pendinginan yang tinggi dan kontrol suhu yang presisi dapat memenuhi persyaratan proses manufaktur di atas 65nm.
Namun, ini tidak dapat sepenuhnya memenuhi persyaratan ketat dari proses 45nm (setelah proses 45nm, ketika kontak nikel-silikon dari logika LSI terjadi, wafer harus segera dipanaskan dari 200°C hingga lebih dari 1000°C dalam waktu milidetik, jadi anil laser umumnya diperlukan).
(3)Anil Laser
Anil laser adalah proses penggunaan laser secara langsung untuk meningkatkan suhu permukaan wafer dengan cepat hingga cukup untuk melelehkan kristal silikon, sehingga sangat aktif.
Keuntungan dari laser annealing adalah pemanasan yang sangat cepat dan kontrol yang sensitif. Tidak memerlukan pemanasan filamen dan pada dasarnya tidak ada masalah dengan jeda suhu dan masa pakai filamen.
Namun, dari sudut pandang teknis, laser annealing memiliki masalah kebocoran arus dan cacat residu, yang juga akan berdampak tertentu pada kinerja perangkat.
(4)Anil Kilat
Flash annealing adalah teknologi annealing yang menggunakan radiasi intensitas tinggi untuk melakukan spike annealing pada wafer pada suhu pemanasan awal tertentu.
Wafer dipanaskan terlebih dahulu hingga 600-800°C, dan kemudian radiasi intensitas tinggi digunakan untuk iradiasi pulsa jangka pendek. Ketika suhu puncak wafer mencapai suhu anil yang diperlukan, radiasi segera dimatikan.
Peralatan RTP semakin banyak digunakan dalam manufaktur sirkuit terpadu tingkat lanjut.
Selain banyak digunakan dalam proses RTA, peralatan RTP juga mulai digunakan dalam oksidasi termal cepat, nitridasi termal cepat, difusi termal cepat, deposisi uap kimia cepat, serta pembangkitan silisida logam dan proses epitaksi.
------------------------------------------------------------------------------------------------ ——
Semicera dapat menyediakanbagian grafit,terasa lembut/kaku,bagian silikon karbida,Bagian silikon karbida CVD, DanBagian yang dilapisi SiC/TaCdengan proses semikonduktor penuh dalam 30 hari.
Jika Anda tertarik dengan produk semikonduktor di atas,jangan ragu untuk menghubungi kami pada saat pertama.
Telp: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Waktu posting: 27 Agustus-2024