1. Тойм
Дулааны боловсруулалт гэж нэрлэгддэг халаалт нь ихэвчлэн хөнгөн цагаан хайлах цэгээс өндөр температурт ажилладаг үйлдвэрлэлийн горимыг хэлдэг.
Халаалтын процесс нь ихэвчлэн өндөр температурт зууханд явагддаг бөгөөд хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд болорын согогийг засах исэлдэлт, хольцын тархалт, задрал зэрэг томоохон процессуудыг багтаадаг.
Исэлдэлт: Энэ нь цахиур ялтсыг хүчилтөрөгч эсвэл усны уур зэрэг исэлдүүлэгч бодис бүхий агаар мандалд өндөр температурт дулааны боловсруулалт хийх зорилгоор байрлуулж, цахиурын хавтанцарын гадаргуу дээр химийн урвал үүсгэж, исэлдүүлэх хальс үүсгэдэг процесс юм.
Бохирдлын тархалт: өндөр температурын нөхцөлд дулааны диффузийн зарчмуудыг ашиглан технологийн шаардлагын дагуу цахиурын субстрат руу хольцын элементүүдийг нэвтрүүлж, тодорхой концентрацийн тархалттай байх ба ингэснээр цахиурын материалын цахилгаан шинж чанарыг өөрчилдөг.
Ионы суулгацын улмаас үүссэн торны согогийг засахын тулд ион суулгасны дараа цахиур ялтсыг халаах үйл явцыг анивчилгааны үйл явцыг хэлнэ.
Исэлдүүлэх/тархах/устгахад ашигладаг үндсэн гурван төрлийн төхөөрөмж байдаг.
- Хэвтээ зуух;
- Босоо зуух;
- Хурдан халаалтын зуух: хурдан дулааны боловсруулалтын төхөөрөмж
Уламжлалт дулааны боловсруулалтын процессууд нь ионы суулгацаас үүдэлтэй гэмтлийг арилгахын тулд урт хугацааны өндөр температурт боловсруулалтыг голчлон ашигладаг боловч сул тал нь дутуу согогийг арилгах, суулгасан хольцыг идэвхжүүлэх үр ашиг багатай байдаг.
Нэмж дурдахад өндөр температур, удаан хугацааны туршид хольцын дахин хуваарилалт үүсч, их хэмжээний хольц тархаж, гүехэн уулзвар, нарийн хольцын тархалтын шаардлагыг хангахгүй байх магадлалтай.
Шуурхай дулааны боловсруулалт (RTP) төхөөрөмж ашиглан ионоор суулгасан өрөмийг хурдан дулаанаар баяжуулах нь өрөвчийг бүхэлд нь тодорхой температурт (ерөнхийдөө 400-1300 ° C) маш богино хугацаанд халаах дулааны боловсруулалтын арга юм.
Зуухны халаалттай халаалттай харьцуулахад энэ нь дулааны төсөв бага, допингийн бүсэд хольцын хөдөлгөөн бага, бохирдол багатай, боловсруулалтын хугацаа богино байдаг.
Хурдан дулааны аргаар зөөлрүүлэх процесс нь янз бүрийн эрчим хүчний эх үүсвэрийг ашиглах боломжтой бөгөөд зөөлрүүлэх хугацаа нь маш өргөн (100-аас 10-9 секундын хооронд, тухайлбал, ламп, лазераар шарах гэх мэт). Энэ нь бохирдлыг бүрэн идэвхжүүлэхийн зэрэгцээ бохирдлын дахин хуваарилалтыг үр дүнтэйгээр дарах боломжтой. Энэ нь одоогоор 200 мм-ээс их хэмжээтэй вафель диаметр бүхий дээд зэрэглэлийн нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлийн процесст өргөн хэрэглэгддэг.
2. Хоёр дахь халаалтын процесс
2.1 Исэлдэлтийн процесс
Нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлийн процесст цахиурын ислийн хальс үүсгэх хоёр арга байдаг: дулааны исэлдүүлэх ба хуримтлуулах.
Исэлдэлтийн процесс гэдэг нь дулааны исэлдэлтээр цахиур ялтсуудын гадаргуу дээр SiO2 үүсэх үйл явцыг хэлнэ. Дулааны исэлдэлтийн үр дүнд үүссэн SiO2 хальс нь цахилгаан тусгаарлагч шинж чанар, технологийн боломжийн улмаас нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлийн процесст өргөн хэрэглэгддэг.
Үүний хамгийн чухал хэрэглээ нь дараах байдалтай байна.
- Төхөөрөмжүүдийг зураас, бохирдлоос хамгаалах;
- Цэнэглэгдсэн тээвэрлэгчдийн талбайн тусгаарлалтыг хязгаарлах (гадаргууг идэвхгүйжүүлэх);
- Хаалганы исэл эсвэл хадгалах үүрний бүтэц дэх диэлектрик материал;
- Допингийн үед имплантын маск хийх;
- Металл дамжуулагч давхаргын хоорондох диэлектрик давхарга.
(1)Төхөөрөмжийн хамгаалалт ба тусгаарлалт
Цахиурын гадаргуу дээр ургасан SiO2 нь цахиур доторх эмзэг төхөөрөмжүүдийг тусгаарлах, хамгаалахад үр дүнтэй саад тотгор болж чаддаг.
SiO2 нь хатуу, сүвэрхэг биш (нягт) материал учраас цахиурын гадаргуу дээрх идэвхтэй төхөөрөмжийг үр дүнтэй тусгаарлахад ашиглаж болно. Хатуу SiO2 давхарга нь цахиур хавтанцарыг үйлдвэрлэлийн явцад гарч болох зураас, гэмтлээс хамгаална.
(2)Гадаргуугийн идэвхгүй байдал
Гадаргууг идэвхгүйжүүлэх Дулаанаар ургуулсан SiO2-ийн гол давуу тал нь цахиурын унжсан холбоосыг хязгаарлаж гадаргуугийн төлөв байдлын нягтыг бууруулж чаддаг нь гадаргууг идэвхгүйжүүлэх нөлөө юм.
Энэ нь цахилгааны эвдрэлээс сэргийлж, чийг, ион эсвэл бусад гадны бохирдуулагчаас үүссэн урсгалын урсгалыг бууруулдаг. Хатуу SiO2 давхарга нь Si-г үйлдвэрлэлийн дараах үед үүсэх зураас болон процессын эвдрэлээс хамгаалдаг.
Si гадаргуу дээр ургасан SiO2 давхарга нь Si гадаргуу дээрх цахилгаан идэвхтэй бохирдуулагчийг (хөдөлгөөнт ионы бохирдол) холбож чаддаг. Идэвхгүй болгох нь уулзвар төхөөрөмжүүдийн алдагдлыг хянах, тогтвортой хаалганы ислийг нэмэгдүүлэхэд чухал ач холбогдолтой.
Өндөр чанарын идэвхгүй давхаргын хувьд оксидын давхарга нь жигд зузаантай, цоорхойгүй, хоосон зайгүй байх зэрэг чанарын шаардлага тавьдаг.
Ислийн давхаргыг Si гадаргууг идэвхгүйжүүлэх давхарга болгон ашиглах өөр нэг хүчин зүйл бол оксидын давхаргын зузаан юм. Ислийн давхарга нь цахиурын гадаргуу дээрх цэнэгийн хуримтлалаас болж металлын давхаргыг цэнэглэхээс сэргийлж хангалттай зузаан байх ёстой бөгөөд энэ нь энгийн конденсаторуудын цэнэгийн хадгалалт, задралын шинж чанартай төстэй юм.
SiO2 нь мөн Si-тэй маш төстэй дулааны тэлэлтийн коэффициенттэй байдаг. Цахиур ялтсууд нь өндөр температурт процессын явцад өргөжиж, хөргөх үед агшиж байдаг.
SiO2 нь Si-ийн хурдтай маш ойролцоо хурдаар өргөжиж эсвэл агшдаг бөгөөд энэ нь дулааны процессын явцад цахиур хавтангийн эвдрэлийг багасгадаг. Энэ нь мөн хальсны стрессээс болж цахиурын гадаргуугаас исэл хальсыг салгаахаас сэргийлдэг.
(3)Хаалганы оксидын диэлектрик
MOS технологид хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг, чухал хаалганы ислийн бүтцийн хувьд диэлектрик материал болгон маш нимгэн ислийн давхаргыг ашигладаг. Хаалганы оксидын давхарга ба түүний доор байрлах Si нь өндөр чанар, тогтвортой байдлын шинж чанартай байдаг тул хаалганы ислийн давхаргыг ихэвчлэн дулааны өсөлтөөр олж авдаг.
SiO2 нь диэлектрикийн өндөр бат бэх (107В/м) ба өндөр эсэргүүцэлтэй (ойролцоогоор 1017Ω·см) байдаг.
MOS төхөөрөмжүүдийн найдвартай байдлын түлхүүр нь хаалганы оксидын давхаргын бүрэн бүтэн байдал юм. MOS төхөөрөмжүүдийн хаалганы бүтэц нь гүйдлийн урсгалыг хянадаг. Учир нь энэ исэл нь талбарт үр дүнтэй технологид суурилсан микрочипүүдийн үйл ажиллагааны үндэс юм.
Тиймээс өндөр чанартай, маш сайн хальсны зузаан жигд, хольцгүй байх нь түүний үндсэн шаардлага юм. Хаалганы оксидын бүтцийн үйл ажиллагааг доройтуулж болзошгүй аливаа бохирдлыг хатуу хянаж байх ёстой.
(4)Допингийн саад тотгор
SiO2 нь цахиурын гадаргууг сонгомол допинг хийхэд үр дүнтэй далдлах давхарга болгон ашиглаж болно. Цахиурын гадаргуу дээр оксидын давхарга үүссэний дараа маскын тунгалаг хэсэгт SiO2-ийг сийлбэрлэж, допингийн материал цахиурын хавтан руу орох цонх үүсгэдэг.
Цонх байхгүй тохиолдолд исэл нь цахиурын гадаргууг хамгаалж, бохирдлыг тархахаас сэргийлж, хольцыг сонгон суулгах боломжийг олгодог.
Допанцууд SiO2-д Si-тай харьцуулахад удаан хөдөлдөг тул нэмэлт бодисыг хаахын тулд зөвхөн нимгэн ислийн давхарга хэрэгтэй (энэ хурд нь температураас хамаарна гэдгийг анхаарна уу).
Нимгэн ислийн давхаргыг (жишээ нь, 150 Å зузаантай) ион суулгах шаардлагатай газруудад ашиглаж болох бөгөөд энэ нь цахиурын гадаргуугийн гэмтлийг багасгахад ашиглаж болно.
Энэ нь мөн сувгийн нөлөөг бууруулж, хольц суулгах явцад уулзварын гүнийг илүү сайн хянах боломжийг олгодог. Суулгацын дараа оксидыг гидрофторын хүчлээр сонгон зайлуулж, цахиурын гадаргууг дахин тэгш болгоно.
(5)Металл давхаргын хоорондох диэлектрик давхарга
SiO2 нь ердийн нөхцөлд цахилгаан гүйдэл дамжуулдаггүй тул микрочип дэх металл давхаргын хооронд үр дүнтэй тусгаарлагч болдог. SiO2 нь утсан дээрх тусгаарлагч нь богино холболтоос сэргийлдэгтэй адил дээд металл давхарга ба доод металл давхаргын хооронд богино холболт үүсэхээс сэргийлдэг.
Оксидын чанарын шаардлага нь нүх, хоосон зайгүй байх явдал юм. Илүү үр дүнтэй шингэнийг олж авахын тулд ихэвчлэн допинг хийдэг бөгөөд ингэснээр бохирдлын тархалтыг багасгадаг. Энэ нь ихэвчлэн дулааны өсөлтөөс илүү химийн уурын хуримтлалаар олж авдаг.
Урвалын хийнээс хамааран исэлдэлтийн процессыг ихэвчлэн дараахь байдлаар хуваадаг.
- Хуурай хүчилтөрөгчийн исэлдэлт: Si + O2→SiO2;
- Нойтон хүчилтөрөгчийн исэлдэлт: 2H2O (усны уур) + Si→SiO2+2H2;
- Хлор агуулсан исэлдэлт: Устөрөгчийн хлорид (HCl), дихлорэтилен DCE (C2H2Cl2) эсвэл түүний дериватив зэрэг хлорын хий нь исэлдэлтийн хурд болон ислийн давхаргын чанарыг сайжруулахын тулд хүчилтөрөгч рүү нэмнэ.
(1)Хуурай хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн процесс: Урвалын хий дэх хүчилтөрөгчийн молекулууд нь аль хэдийн үүссэн ислийн давхаргаар тархаж, SiO2 ба Si хоёрын хоорондох интерфейст хүрч, Si-тай урвалд орж, дараа нь SiO2 давхарга үүсгэдэг.
Хуурай хүчилтөрөгчийн исэлдэлтээр бэлтгэсэн SiO2 нь нягт бүтэцтэй, жигд зузаантай, тарилга, тархалтад маш сайн далдлах чадвартай, процессын давтагдах чадвар өндөртэй. Үүний сул тал нь өсөлтийн хурд удаан байдаг.
Энэ аргыг ихэвчлэн өндөр чанарын исэлдэлт, тухайлбал хаалганы диэлектрик исэлдэлт, нимгэн буфер давхаргын исэлдэлт, эсвэл зузаан буферийн давхаргын исэлдэлтийн үед исэлдэлтийг эхлүүлэх, дуусгавар болгоход ашигладаг.
(2)Нойтон хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн процесс: Усны уурыг хүчилтөрөгчөөр шууд зөөвөрлөх эсвэл устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн урвалаар гаргаж авах боломжтой. Устөрөгч эсвэл усны уурын хүчилтөрөгчийн хэсэгчилсэн даралтын харьцааг тохируулах замаар исэлдэлтийн хурдыг өөрчилж болно.
Аюулгүй байдлыг хангахын тулд устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн харьцаа 1.88: 1-ээс хэтрэхгүй байх ёстойг анхаарна уу. Нойтон хүчилтөрөгчийн исэлдэлт нь урвалын хийд хүчилтөрөгч ба усны уур хоёулаа байгаатай холбоотой бөгөөд усны уур нь өндөр температурт устөрөгчийн исэл (H2O) болж задардаг.
Цахиурын исэл дэх устөрөгчийн ислийн тархалт нь хүчилтөрөгчийнхээс хамаагүй хурдан байдаг тул нойтон хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн хурд нь хуурай хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн хурдаас нэг дахин их байна.
(3)Хлор агуулсан исэлдэлтийн процесс: Уламжлалт хуурай хүчилтөрөгчийн исэлдэлт ба нойтон хүчилтөрөгчийн исэлдэлтээс гадна исэлдүүлэх хурд болон ислийн давхаргын чанарыг сайжруулахын тулд хлорын хий, тухайлбал устөрөгчийн хлорид (HCl), дихлорэтилен DCE (C2H2Cl2) эсвэл түүний деривативуудыг хүчилтөрөгч дээр нэмж болно. .
Исэлдэлтийн хурд нэмэгдэж байгаагийн гол шалтгаан нь хлорыг исэлдүүлэхээр нэмэхэд урвалд орох бодис нь исэлдэлтийг хурдасгах усны уур агуулж зогсохгүй, хлор нь Si болон SiO2-ийн хоорондох интерфейсийн ойролцоо хуримтлагддаг. Хүчилтөрөгч байгаа тохиолдолд хлоросиликоны нэгдлүүд нь цахиурын исэлд амархан хувирдаг бөгөөд энэ нь исэлдэлтийг хурдасгадаг.
Ислийн давхаргын чанарыг сайжруулах гол шалтгаан нь оксидын давхарга дахь хлорын атомууд нь натрийн ионы идэвхийг цэвэршүүлж, улмаар тоног төхөөрөмж, түүхий эд материалын натрийн ионы бохирдлоос үүсэх исэлдэлтийн согогийг бууруулж чаддагт оршино. Тиймээс хлорын допинг нь ихэнх хуурай хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн процесст оролцдог.
2.2 Тархалтын процесс
Уламжлалт тархалт гэдэг нь бодисыг өндөр концентрацитай газраас бага агууламжтай газар руу жигд тараах хүртэл шилжүүлэхийг хэлнэ. Тархалтын процесс нь Фикийн хуулийг дагаж мөрддөг. Хоёр ба түүнээс дээш бодисын хооронд тархалт үүсч болох ба өөр өөр газар хоорондын концентраци ба температурын зөрүү нь бодисын тархалтыг жигд тэнцвэрт байдалд хүргэдэг.
Хагас дамжуулагч материалын хамгийн чухал шинж чанаруудын нэг нь тэдгээрийн дамжуулалтыг өөр өөр төрлийн эсвэл концентрацитай нэмэлт бодис нэмэх замаар тохируулах боломжтой байдаг. Нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлд энэ процессыг ихэвчлэн допинг эсвэл тархалтын процессоор гүйцэтгэдэг.
Загварын зорилгоос хамааран цахиур, германий эсвэл III-V нэгдлүүд гэх мэт хагас дамжуулагч материалууд нь донорын хольц эсвэл хүлээн авагч хольцтой допинг хийх замаар N-төрөл эсвэл P-төрлийн хоёр өөр хагас дамжуулагч шинж чанарыг олж авах боломжтой.
Хагас дамжуулагч допинг нь голчлон хоёр аргаар явагддаг: диффуз эсвэл ион суулгац, тус бүр өөрийн гэсэн шинж чанартай байдаг.
Тархалтын допингийн зардал бага боловч допингийн материалын концентраци, гүнийг нарийн хянах боломжгүй;
Хэдийгээр ион суулгац нь харьцангуй өндөр өртөгтэй боловч нэмэлт бодисын концентрацийн профайлыг нарийн хянах боломжийг олгодог.
1970-аад оноос өмнө нэгдсэн хэлхээний графикийн онцлогийн хэмжээ 10 μм хэмжээтэй байсан бөгөөд допинг хийхэд уламжлалт дулааны диффузийн технологийг ихэвчлэн ашигладаг байсан.
Тархалтын процессыг голчлон хагас дамжуулагч материалыг өөрчлөхөд ашигладаг. Хагас дамжуулагч материалд янз бүрийн бодисыг тараах замаар тэдгээрийн дамжуулалт болон бусад физик шинж чанарыг өөрчлөх боломжтой.
Жишээлбэл, борын гурвалсан элементийг цахиурт тараах замаар P хэлбэрийн хагас дамжуулагч үүсдэг; Фосфор эсвэл хүнцэл таван валент элементийг допинг хийснээр N хэлбэрийн хагас дамжуулагч үүсдэг. Илүү их нүхтэй P хэлбэрийн хагас дамжуулагч илүү олон электронтой N хэлбэрийн хагас дамжуулагчтай холбогдоход PN холболт үүсдэг.
Онцлогын хэмжээ багасах тусам изотроп тархах процесс нь нэмэлт бодисууд бамбайн ислийн давхаргын нөгөө тал руу тархах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь зэргэлдээх хэсгүүдийн хооронд шорт үүсгэдэг.
Зарим тусгай хэрэглээг эс тооцвол (жишээ нь, жигд тархсан өндөр хүчдэлд тэсвэртэй газар нутгийг бий болгохын тулд урт хугацааны тархалт) тархалтын процесс аажмаар ион суулгацаар солигдсон.
Гэсэн хэдий ч 10 нм-ээс доош технологийн үед гурван хэмжээст сэрвээний талбайн эффект транзистор (FinFET) төхөөрөмж дэх сэрвээний хэмжээ маш бага тул ион суулгац нь түүний жижиг бүтцийг гэмтээж болно. Хатуу эх үүсвэрийн тархалтын процессыг ашиглах нь энэ асуудлыг шийдэж чадна.
2.3 Муудах үйл явц
Хагалах процессыг мөн дулааны боловсруулалт гэж нэрлэдэг. Уг процесс нь тодорхой үйл явцын зорилгод хүрэхийн тулд цахиур хавтангийн гадаргуу эсвэл дотор талын бичил бүтцийг өөрчлөхийн тулд тодорхой хугацаанд өндөр температурт орчинд байрлуулах явдал юм.
Хатаах процессын хамгийн чухал үзүүлэлт бол температур ба цаг хугацаа юм. Температур өндөр, цаг хугацаа урт байх тусам дулааны төсөв өндөр болно.
Бодит нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлийн процесст дулааны төсөвт хатуу хяналт тавьдаг. Хэрэв процессын урсгалд олон янзын процесс байгаа бол дулааны төсвийг олон дулааны боловсруулалтын суперпозиция гэж илэрхийлж болно.
Гэсэн хэдий ч процессын зангилаануудыг жижигрүүлснээр бүх процесс дахь зөвшөөрөгдөх дулааны төсөв багасч, багасч, өөрөөр хэлбэл өндөр температурт дулааны процессын температур буурч, хугацаа богиносдог.
Ихэвчлэн анивчих процессыг ион суулгах, нимгэн хальсан дээр буулгах, металлын силицид үүсгэх болон бусад процессуудтай хослуулдаг. Хамгийн түгээмэл нь ион суулгацын дараа дулааны анивалт юм.
Ион суулгац нь субстратын атомуудад нөлөөлж, тэдгээрийг анхны торны бүтцээс салгаж, субстратын торыг гэмтээнэ. Дулааны боловсруулалт нь ионы суулгацын улмаас үүссэн торны гэмтлийг засч, суулгасан хольцын атомуудыг торны цоорхойноос торны хэсгүүдэд шилжүүлж, улмаар идэвхжүүлдэг.
Торны эвдрэлийг засахад шаардагдах температур нь ойролцоогоор 500 ° C, хольцыг идэвхжүүлэхэд шаардагдах температур нь ойролцоогоор 950 ° C байна. Онолын хувьд цэвэршүүлэх хугацаа урт, температур өндөр байх тусам хольцын идэвхжих хурд өндөр байх боловч хэт өндөр дулааны төсөв нь хольцын хэт их тархалтад хүргэж, процессыг хяналтгүй болгож, эцэст нь төхөөрөмж болон хэлхээний гүйцэтгэлийг доройтуулна.
Иймээс үйлдвэрлэлийн технологи хөгжихийн хэрээр уламжлалт урт хугацааны зууханд халаах аргыг аажмаар хурдан дулааны боловсруулалтаар (RTA) сольсон.
Үйлдвэрлэлийн явцад киноны тодорхой физик, химийн шинж чанарыг өөрчлөхийн тулд зарим тусгай хальсыг хуримтлуулсны дараа дулааны боловсруулалт хийх шаардлагатай болдог. Жишээлбэл, сул хальс нь нягт болж, хуурай эсвэл нойтон сийлбэрийн хурдыг өөрчилдөг;
Металл силицид үүсэх үед түгээмэл хэрэглэгддэг өөр нэг анивах процесс явагддаг. Кобальт, никель, титан гэх мэт металл хальс нь цахиурын хавтан дээр цацагдаж, харьцангуй бага температурт хурдан дулааны боловсруулалт хийсний дараа металл, цахиур нь хайлш үүсгэдэг.
Зарим металлууд нь өөр өөр температурын нөхцөлд өөр өөр хайлшийн үе шат үүсгэдэг. Ерөнхийдөө процессын явцад контактын эсэргүүцэл, биеийн эсэргүүцэл багатай хайлшийн үе шатыг бий болгоно гэж найдаж байна.
Дулааны төсвийн янз бүрийн шаардлагын дагуу анивчих процессыг өндөр температурт зууханд халаах, хурдан дулаанаар халаах гэж хуваадаг.
- Өндөр температурт зуухны хоолойг зөөлрүүлэх:
Энэ нь өндөр температуртай, удаан хатаах хугацаатай, өндөр төсөвтэй уламжлалт зөөлрүүлэх арга юм.
Зарим тусгай процессуудад, тухайлбал, SOI субстрат бэлтгэх хүчилтөрөгчийн шахах тусгаарлах технологи, гүний худгийн тархалтын процесс зэрэгт өргөн хэрэглэгддэг. Ийм процесс нь төгс тор эсвэл хольцын жигд тархалтыг олж авахын тулд ерөнхийдөө илүү өндөр дулааны төсөв шаарддаг.
- Түргэн дулааны анивчилгаа:
Энэ нь цахиур ялтсуудыг маш хурдан халаах/хөргөх, зорилтот температурт богино хугацаанд хадгалах замаар боловсруулах үйл явц бөгөөд заримдаа хурдан дулааны боловсруулалт (RTP) гэж нэрлэдэг.
Хэт гүехэн уулзвар үүсгэх явцад хурдан дулааны боловсруулалт нь торны согогийг засах, хольцыг идэвхжүүлэх, хольцын тархалтыг багасгах хооронд оновчтой оновчтой байдлыг бий болгодог бөгөөд дэвшилтэт технологийн зангилааны үйлдвэрлэлийн процесст зайлшгүй шаардлагатай.
Температурын өсөлт/буудах үйл явц ба зорилтот температурт богино хугацаанд байх нь хамтдаа хурдан дулааны боловсруулалтын дулааны төсөвийг бүрдүүлдэг.
Уламжлалт хурдан дулааны боловсруулалт нь ойролцоогоор 1000 ° C температуртай бөгөөд хэдхэн секунд зарцуулдаг. Сүүлийн жилүүдэд эрчимтэй дулаан халаалтанд тавигдах шаардлага улам бүр чангарч, гялалзсан анивчилгаа, баяжуулалт, лазераар хатгах нь аажмаар хөгжиж, зөөлрүүлэх хугацаа миллисекундэд хүрч, тэр ч байтугай микросекунд болон дэд микросекунд хүртэл хөгжих хандлагатай байна.
3 . Халаалтын технологийн гурван төхөөрөмж
3.1 Диффуз ба исэлдүүлэх төхөөрөмж
Диффузын процесс нь өндөр температурт (ихэвчлэн 900-1200 ℃) дулааны диффузын зарчмыг ашиглан цахиурын субстрат руу шаардлагатай гүнд хольцын элементүүдийг шингээж, тодорхой концентрацийн хуваарилалтыг өгч, цахилгаан шинж чанарыг өөрчлөхөд ашигладаг. материал ба хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн бүтцийг бүрдүүлнэ.
Цахиурын нэгдсэн хэлхээний технологид диффузийн процессыг нэгдсэн хэлхээнд PN уулзвар буюу резистор, конденсатор, харилцан холболтын утас, диод, транзистор зэрэг бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хийхэд ашигладаг бөгөөд эд ангиудыг тусгаарлахад ашигладаг.
Допингийн концентрацийн хуваарилалтыг нарийн хянах боломжгүйгээс болж 200 мм ба түүнээс дээш диаметр бүхий нэгдмэл хэлхээг үйлдвэрлэхэд тархах процессыг аажмаар ион суулгах допингийн процессоор сольсон боловч багахан хэсгийг хүнд нөхцөлд ашигладаг. допингийн процессууд.
Уламжлалт диффузын төхөөрөмж нь голчлон хэвтээ тархалтын зуух бөгөөд цөөн тооны босоо диффузын зуухнууд бас байдаг.
Хэвтээ тархалтын зуух:
Энэ нь 200 мм-ээс бага диаметртэй интеграл хэлхээний тархалтын процесст өргөн хэрэглэгддэг дулааны боловсруулалтын төхөөрөмж юм. Түүний онцлог шинж чанар нь халаалтын зуухны их бие, урвалын хоолой, вафель зөөвөрлөх кварц завь нь бүгд хэвтээ байрлалтай байдаг тул өргүүрийн хооронд жигд жигд байх процессын шинж чанартай байдаг.
Энэ нь нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлийн шугамын чухал урд талын тоног төхөөрөмжийн нэг төдийгүй салангид төхөөрөмж, цахилгаан электрон төхөөрөмж, оптоэлектроник төхөөрөмж, оптик утас зэрэг салбаруудад тархах, исэлдүүлэх, баяжуулах, хайлшлах болон бусад процессуудад өргөн хэрэглэгддэг. .
Босоо диффузын зуух:
Ерөнхийдөө босоо зуух гэж нэрлэгддэг 200 мм ба 300 мм-ийн диаметртэй өргүүрт зориулсан нэгдсэн хэлхээний процесст ашигладаг дулааны боловсруулалтын багц төхөөрөмжийг хэлдэг.
Босоо тархалттай зуухны бүтцийн онцлог нь халаалтын зуухны их бие, урвалын хоолой, өргүүрийг зөөвөрлөх кварц завь нь бүгд босоо байрлалтай, өргүүрийг хэвтээ байрлуулна. Энэ нь өргөн цар хүрээтэй нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлийн шугамын хэрэгцээг хангаж чадахуйц, өргүүр дотор сайн жигд байдал, автоматжуулалтын өндөр түвшин, системийн тогтвортой гүйцэтгэлийн шинж чанартай байдаг.
Босоо диффузын зуух нь хагас дамжуулагч нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлийн шугамын чухал тоног төхөөрөмжийн нэг бөгөөд цахилгаан электрон төхөөрөмж (IGBT) гэх мэт холбогдох процессуудад ихэвчлэн ашиглагддаг.
Босоо тархалтын зуух нь хуурай хүчилтөрөгчийн исэлдэлт, устөрөгч-хүчилтөрөгчийн нийлэгжилтийн исэлдэлт, цахиурын оксинитридийн исэлдэлт, цахиурын давхар исэл, полисиликон, цахиурын нитрид (Si3N4), атомын давхарга задлах зэрэг нимгэн хальсны өсөлтийн процессуудад хамаарна.
Түүнчлэн өндөр температурт зөөлрүүлэх, зэсийг зөөлрүүлэх, хайлшлах процесст ихэвчлэн ашигладаг. Диффузын процессын хувьд босоо диффузын зуухыг заримдаа хүнд допингийн процесст ашигладаг.
3.2 Хурдан зөөлрүүлэх төхөөрөмж
Rapid Thermal Processing (RTP) төхөөрөмж нь нэг ширхэг хавтан бүхий дулааны боловсруулалт хийх төхөөрөмж бөгөөд хавтанцарын температурыг процесст шаардагдах температурт (200-1300°C) хурдан хүргэж, хурдан хөргөх чадвартай. Халаах/хөргөх хурд нь ерөнхийдөө 20-250°С/с байна.
RTP төхөөрөмж нь өргөн хүрээний эрчим хүчний эх үүсвэр, зөөлрүүлэх хугацаанаас гадна дулааны төсвийг маш сайн хянах, гадаргуугийн жигд байдлыг сайжруулах (ялангуяа том хэмжээтэй вафельны хувьд), ион суулгацын улмаас үүссэн хавтангийн эвдрэлийг арилгах, бусад процессын маш сайн гүйцэтгэлтэй байдаг. олон танхим нь процессын өөр өөр алхмуудыг нэгэн зэрэг гүйцэтгэх боломжтой.
Нэмж дурдахад, RTP төхөөрөмж нь технологийн хийг уян хатан бөгөөд хурдан хувиргаж, тохируулах боломжтой бөгөөд ингэснээр дулааны боловсруулалтын олон процессыг ижил дулааны боловсруулалтын процессоор дуусгах боломжтой.
RTP төхөөрөмжийг хурдан дулааны боловсруулалтад (RTA) ихэвчлэн ашигладаг. Ион суулгацын дараа RTP төхөөрөмж нь ионы суулгацын улмаас үүссэн гэмтлийг засах, доплогдсон протоныг идэвхжүүлж, бохирдлын тархалтыг үр дүнтэй дарангуйлах шаардлагатай.
Ерөнхийдөө торны согогийг засах температур нь ойролцоогоор 500 ° C байдаг бол нэмэлт бодис агуулсан атомуудыг идэвхжүүлэхэд 950 ° C шаардлагатай байдаг. Бохирдлыг идэвхжүүлэх нь цаг хугацаа, температуртай холбоотой. Цаг хугацаа урт, температур өндөр байх тусам хольцууд бүрэн идэвхждэг боловч энэ нь хольцын тархалтыг саатуулдаггүй.
RTP төхөөрөмж нь температурын хурдацтай өсөх/унах, богино хугацаанд үргэлжлэх шинж чанартай байдаг тул ион суулгасны дараа анивчих процесс нь торны согогийг засах, хольцыг идэвхжүүлэх, хольцын тархалтыг дарангуйлах зэрэг оновчтой параметрүүдийг сонгох боломжийг олгодог.
RTA нь үндсэндээ дараах дөрвөн ангилалд хуваагдана:
(1)Баяжуулалтын
Үүний онцлог нь хурдан халаах/хөргөх процесст төвлөрдөг боловч үндсэндээ дулаан хадгалах процесс байдаггүй. Баяжуулалт нь өндөр температурын цэг дээр маш богино хугацаанд үлддэг бөгөөд түүний гол үүрэг нь допингийн элементүүдийг идэвхжүүлэх явдал юм.
Бодит хэрэглээнд вафель нь тодорхой тогтвортой зогсолтын температурын цэгээс хурдан халж эхэлдэг бөгөөд зорилтот температурт хүрсний дараа тэр даруй хөргөнө.
Зорилтот температурын цэгт (өөрөөр хэлбэл оргил температурын цэг) засвар үйлчилгээ хийх хугацаа маш богино байдаг тул цэвэршүүлэх үйл явц нь хольцын идэвхжлийн түвшинг нэмэгдүүлж, хольцын тархалтын түвшинг багасгахын зэрэгцээ согогийг нөхөх сайн шинж чанартай бөгөөд үр дүнд нь илүү өндөр үр дүнд хүргэдэг. холбох чанар ба алдагдлыг бага гүйдэл.
Баяжуулалтыг 65 нм-ээс хойшхи хэт гүехэн уулзварын процесст өргөн ашигладаг. Баяжуулалтын процессын параметрүүд нь үндсэндээ оргил температур, хамгийн их оршин суух хугацаа, температурын зөрүү, процессын дараах өрмөнцөрт тэсвэртэй байдал зэргийг багтаадаг.
Оршин суух хугацаа богино байх тусмаа сайн. Энэ нь гол төлөв температурын хяналтын системийн халаалт/хөргөлтийн хурдаас хамаардаг боловч сонгосон процессын хийн уур амьсгал нь заримдаа үүнд тодорхой нөлөө үзүүлдэг.
Жишээлбэл, гели нь жижиг атомын эзэлхүүнтэй, хурдан тархах хурдтай байдаг бөгөөд энэ нь дулааныг хурдан бөгөөд жигд дамжуулахад тустай бөгөөд хамгийн их өргөн эсвэл хамгийн их оршин суух хугацааг багасгадаг. Тиймээс халаах, хөргөхөд туслах зорилгоор гелийг заримдаа сонгодог.
(2)Дэнлүүний шаталт
Дэнлүүний гэрлийн технологи өргөн хэрэглэгддэг. Галоген чийдэнг ихэвчлэн хурдан халаах дулааны эх үүсвэр болгон ашигладаг. Тэдний өндөр халаалт/хөргөлтийн хурд, температурын нарийн хяналт нь 65 нм-ээс дээш үйлдвэрлэлийн процессын шаардлагыг хангаж чадна.
Гэсэн хэдий ч энэ нь 45 нм процессын хатуу шаардлагыг бүрэн хангаж чадахгүй (45 нм процессын дараа логик LSI-ийн никель-цахиурын контакт үүсэх үед вафель нь миллисекундэд 200 ° C-аас 1000 ° C хүртэл хурдан халаах шаардлагатай. Тиймээс ерөнхийдөө лазераар шарах шаардлагатай байдаг).
(3)Лазер хагалгаа
Цахиурын талстыг хайлуулахад хүрэлцэхүйц вафельний гадаргуугийн температурыг хурдан нэмэгдүүлэхийн тулд лазерыг шууд ашиглах үйл явцыг лазераар нөхөх үйл явц юм.
Лазерын үрэвслийн давуу тал нь маш хурдан халаах, мэдрэмжтэй хяналт юм. Энэ нь судалтай халаалт шаарддаггүй бөгөөд үндсэндээ температурын хоцрогдол, судалтай ажиллахад ямар ч асуудал гардаггүй.
Гэсэн хэдий ч, техникийн үүднээс авч үзвэл, лазераар нөхөх нь урсах гүйдэл, үлдэгдэл согогийн асуудалтай тул төхөөрөмжийн гүйцэтгэлд тодорхой нөлөө үзүүлэх болно.
(4)Гялалзах
Flash annealing нь тодорхой урьдчилан халаах температурт вафель дээр баяжуулалтын үеийг гүйцэтгэхийн тулд өндөр эрчимтэй цацрагийг ашиглан хатаах технологи юм.
Өрөмтөгийг 600-800 ° C хүртэл халааж, дараа нь өндөр эрчимтэй цацрагийг богино хугацааны импульсийн цацрагт хэрэглэнэ. Өргөст хэмхний оргил температур нь шаардлагатай анивчих температурт хүрэхэд цацрагийг шууд унтраадаг.
RTP төхөөрөмжийг дэвшилтэт нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлд улам бүр ашиглаж байна.
RTA-ийн төхөөрөмжийг RTA процесст өргөнөөр ашиглахаас гадна хурдан дулааны исэлдэлт, хурдан дулааны нитриджилт, дулааны хурдацтай тархалт, химийн уурын хурдацтай хуримтлал, түүнчлэн металлын цахиур үүсгэх, эпитаксиаль процессуудад ашиглаж эхэлсэн.
———————————————————————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera хангах боломжтойбал чулуун хэсгүүд,зөөлөн/хатуу эсгий,цахиурын карбидын эд анги,CVD цахиурын карбидын эд анги, баSiC/TaC бүрсэн хэсгүүд30 хоногийн дотор хагас дамжуулагчийн бүрэн процессоор .
Хэрэв та дээрх хагас дамжуулагч бүтээгдэхүүнийг сонирхож байгаа бол,анх удаа бидэнтэй холбоо барина уу.
Утас: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Шуудангийн цаг: 2024 оны 8-р сарын 27-ны хооронд