Kratka predstavitev hitrega termičnega žarjenja

Hitro termično žarjenje (skrajšano RTA ali RTP) je tehnologija hitre toplotne obdelave v proizvodnji polprevodnikov. Njegovo osrednje načelo je hitro segrevanje površine rezine z uporabo visokointenzivnega sevalnega vira toplote (kot so halogenske žarnice, laserji, bliskavice itd.), pri čemer se rezina v izjemno kratkem času (sekundah ali milisekundah) segreje na ciljno visoko temperaturo, čemur sledi hiter proces ohlajanja.

Glavne vrste postopkov žarjenja

Na podlagi povpraševanja po vse krajšem trajanju žarjenja v naprednih proizvodnih vozliščih je bil razvit celoten portfelj tehnologij žarjenja, s časom obdelave, ki se zaporedno znižuje od sekund do milisekund in naprej do mikrosekund.

1. Namočite hitro termično žarjenje

Tradicionalni postopek RTA z 1 ~ 30 sekundnim zadrževanjem pri najvišji temperaturi.

2. Hitro termično žarjenje

Rezine dosežejo najvišjo temperaturo (~1050 °C) z zanemarljivim podsekundnim zadrževanjem pred takojšnjim ohlajanjem; glavni postopek za oblikovanje ultra plitvih spojev.

3. Žarjenje z bliskavico

Intenzivni blisk v merilu milisekunde iz obločnih svetilk v trenutku segreje samo površino rezine, hkrati pa ohranja hladen substrat.

4.Lasersko žarjenje s konicami

Skenirni laserski žarek zagotavlja lokalizirano segrevanje od mikrosekund do milisekund, omejeno na najvišjo plast silicija. Zagotavlja najnižji toplotni proračun, najvišjo učinkovitost aktivacije dopanta in najplitvejše možne spoje.

---

Zakaj je po ionski implantaciji potrebno hitro termično žarjenje?

Ionska implantacija je agresiven proces obstreljevanja, ki se opira na visokoenergijske ione, da udarijo po silicijevih rezinah, da dokončajo dopiranje, kar bo povzročilo resno škodo na rezini in povzročilo dve kritični napaki, ki ju je mogoče rešiti le s postopkom žarjenja.

1. Dopanti zasedajo neustrezna mrežna mesta

Da lahko dopantni atomi (bor, fosfor, arzen) ustvarijo proste nosilce naboja (luknje ali elektrone), morajo zasesti substitucijska mrežna mesta in tako nadomestiti naravne atome silicija. Takoj po implantaciji pa se večina dopantov ujame na intersticijskih položajih. Ti intersticijski dopanti so električno neaktivni in ne morejo prispevati nobenih nosilcev k prevodnosti. Žarjenje zagotavlja toplotno energijo, ki poganja intersticijske dopante, da migrirajo na substitucijska mesta, s čimer se doseže prava "aktivacija dopantov" in jih spremeni v funkcionalne donorje ali akceptorje. Hitrost aktivacije dopanta neposredno vpliva na odpornost plošče dopiranega sloja.

2. Rešetkasta struktura je močno poškodovana

Visokoodmerna ionska implantacija poruši urejeno kristalno mrežo na površini rezin in lahko celo povzroči amorfizacijo: prvotno dobro poravnan monokristalni silicij se spremeni v neurejeno steklu podobno amorfno silicijevo plast. Žarjenje omogoča, da se ta amorfna silicijeva plast ponovno zraste v en sam kristal z uporabo nepoškodovanega spodnjega silicija kot predloge. Ta proces se imenuje epitaksialna rekristalizacija v trdni fazi (SPER).

Zakaj mora biti postopek žarjenja "hiter"?

Če je visokotemperaturna obdelava obvezna, zakaj ne bi uporabili običajnih peči za dolgotrajno segrevanje namesto hitrega termičnega žarjenja? Razlog je v tem, da visoke temperature ne le aktivirajo nečistoče, ampak povzročijo tudi njihovo razpršitev navznoter, zaradi česar je stičišče globlje. Napredne polprevodniške naprave zahtevajo ultra plitke spoje (USJ), plitvejši kot je spoj, bolje je.

Razdalja difuzije dopanta je določena s toplotnim proračunom, opredeljenim s formulo:

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

D = difuzijski koeficient dopanta (eksponentno narašča s temperaturo)

t = čas zadrževanja pri visoki temperaturi

Višje temperature in daljši časi termičnega zadrževanja vodijo do globljih stikov, kar ustvarja temeljni kompromis: dovolj visoka temperatura je potrebna za popolno aktivacijo dopanta, vendar je potrebno minimalno trajanje segrevanja, da se prepreči poglabljanje spoja.

Edina izvedljiva rešitev je hitro povečanje do najvišje temperature, ki mu sledi takojšnje hlajenje, kar omeji izpostavljenost visokim temperaturam na ultrakratko okno. To je ključna prednost hitrega termičnega žarjenja v primerjavi z običajno obdelavo s segrevanjem v peči: sekundno ali celo milisekundno temperaturno cikliranje zmanjša skupni toplotni proračun.

Semicorex ponuja visoko kakovostRTP/RTA nosilci rezinglede na potrebe strank. Če imate kakršna koli vprašanja ali potrebujete dodatne podrobnosti, ne oklevajte in stopite v stik z nami.

Kontaktna telefonska številka +86-13567891907

E-pošta: sales@semicorex.com