1. Aperçu
Le chauffage, également appelé traitement thermique, fait référence à des procédures de fabrication qui fonctionnent à des températures élevées, généralement supérieures au point de fusion de l'aluminium.
Le processus de chauffage est généralement effectué dans un four à haute température et comprend des processus majeurs tels que l'oxydation, la diffusion d'impuretés et le recuit pour la réparation des défauts des cristaux dans la fabrication de semi-conducteurs.
Oxydation : Il s'agit d'un processus dans lequel une plaquette de silicium est placée dans une atmosphère d'oxydants tels que l'oxygène ou la vapeur d'eau pour un traitement thermique à haute température, provoquant une réaction chimique à la surface de la plaquette de silicium pour former un film d'oxyde.
Diffusion d'impuretés : fait référence à l'utilisation de principes de diffusion thermique dans des conditions de température élevée pour introduire des éléments d'impuretés dans le substrat de silicium selon les exigences du processus, de sorte qu'il ait une distribution de concentration spécifique, modifiant ainsi les propriétés électriques du matériau de silicium.
Le recuit fait référence au processus de chauffage de la plaquette de silicium après l'implantation ionique pour réparer les défauts de réseau provoqués par l'implantation ionique.
Il existe trois types d’équipements de base utilisés pour l’oxydation/diffusion/recuit :
- Four horizontal ;
- Four vertical ;
- Four de chauffage rapide : équipement de traitement thermique rapide
Les processus de traitement thermique traditionnels utilisent principalement un traitement à haute température à long terme pour éliminer les dommages causés par l'implantation ionique, mais leurs inconvénients sont une élimination incomplète des défauts et une faible efficacité d'activation des impuretés implantées.
De plus, en raison de la température de recuit élevée et de la longue durée, une redistribution des impuretés est susceptible de se produire, provoquant la diffusion d'une grande quantité d'impuretés et ne répondant pas aux exigences de jonctions peu profondes et de distribution étroite des impuretés.
Le recuit thermique rapide de tranches implantées d'ions à l'aide d'un équipement de traitement thermique rapide (RTP) est une méthode de traitement thermique qui chauffe l'intégralité de la tranche à une certaine température (généralement 400-1 300 °C) en très peu de temps.
Comparé au recuit de chauffage au four, il présente les avantages d'un budget thermique moindre, d'une plus petite plage de mouvement des impuretés dans la zone de dopage, de moins de pollution et d'un temps de traitement plus court.
Le processus de recuit thermique rapide peut utiliser diverses sources d'énergie et la plage de temps de recuit est très large (de 100 à 10-9 s, comme le recuit par lampe, le recuit laser, etc.). Il peut activer complètement les impuretés tout en supprimant efficacement la redistribution des impuretés. Il est actuellement largement utilisé dans les processus de fabrication de circuits intégrés haut de gamme avec des diamètres de tranche supérieurs à 200 mm.
2. Deuxième processus de chauffage
2.1 Processus d'oxydation
Dans le processus de fabrication des circuits intégrés, il existe deux méthodes pour former des films d'oxyde de silicium : l'oxydation thermique et le dépôt.
Le processus d'oxydation fait référence au processus de formation de SiO2 à la surface des tranches de silicium par oxydation thermique. Le film SiO2 formé par oxydation thermique est largement utilisé dans le processus de fabrication de circuits intégrés en raison de ses propriétés d'isolation électrique supérieures et de la faisabilité du processus.
Ses applications les plus importantes sont les suivantes :
- Protégez les appareils des rayures et de la contamination ;
- Limiter l'isolation de champ des porteurs chargés (passivation de surface) ;
- Matériaux diélectriques dans les structures d'oxyde de grille ou de cellules de stockage ;
- Masquage implantaire lors du dopage ;
- Une couche diélectrique entre les couches conductrices métalliques.
(1)Protection et isolation des appareils
Le SiO2 cultivé à la surface d’une tranche (plaquette de silicium) peut servir de couche barrière efficace pour isoler et protéger les dispositifs sensibles à l’intérieur du silicium.
Le SiO2 étant un matériau dur et non poreux (dense), il peut être utilisé pour isoler efficacement les dispositifs actifs sur la surface du silicium. La couche dure de SiO2 protégera la plaquette de silicium des rayures et des dommages pouvant survenir pendant le processus de fabrication.
(2)Passivation superficielle
Passivation de surface Un avantage majeur du SiO2 développé thermiquement est qu'il peut réduire la densité de l'état de surface du silicium en limitant ses liaisons pendantes, un effet connu sous le nom de passivation de surface.
Il empêche la dégradation électrique et réduit le cheminement du courant de fuite causé par l'humidité, les ions ou d'autres contaminants externes. La couche dure de SiO2 protège le Si des rayures et des dommages causés par le processus qui peuvent survenir pendant la post-production.
La couche de SiO2 développée sur la surface du Si peut lier les contaminants électriquement actifs (contamination ionique mobile) sur la surface du Si. La passivation est également importante pour contrôler le courant de fuite des dispositifs de jonction et pour développer des oxydes de grille stables.
En tant que couche de passivation de haute qualité, la couche d'oxyde a des exigences de qualité telles qu'une épaisseur uniforme, l'absence de trous d'épingle et de vides.
Un autre facteur dans l'utilisation d'une couche d'oxyde comme couche de passivation de surface en Si est l'épaisseur de la couche d'oxyde. La couche d'oxyde doit être suffisamment épaisse pour empêcher la couche métallique de se charger en raison de l'accumulation de charges sur la surface du silicium, ce qui est similaire aux caractéristiques de stockage de charge et de claquage des condensateurs ordinaires.
SiO2 a également un coefficient de dilatation thermique très similaire à celui du Si. Les plaquettes de silicium se dilatent lors des processus à haute température et se contractent lors du refroidissement.
Le SiO2 se dilate ou se contracte à une vitesse très proche de celle du Si, ce qui minimise la déformation de la plaquette de silicium pendant le processus thermique. Cela évite également la séparation du film d'oxyde de la surface de silicium en raison de la contrainte du film.
(3)Diélectrique d'oxyde de grille
Pour la structure d'oxyde de grille la plus couramment utilisée et la plus importante dans la technologie MOS, une couche d'oxyde extrêmement fine est utilisée comme matériau diélectrique. Étant donné que la couche d'oxyde de grille et le Si situé en dessous présentent des caractéristiques de haute qualité et de stabilité, la couche d'oxyde de grille est généralement obtenue par croissance thermique.
Le SiO2 possède une rigidité diélectrique élevée (107 V/m) et une résistivité élevée (environ 1 017 Ω·cm).
La clé de la fiabilité des dispositifs MOS réside dans l’intégrité de la couche d’oxyde de grille. La structure de porte des appareils MOS contrôle le flux de courant. Parce que cet oxyde est à la base du fonctionnement des micropuces basées sur la technologie à effet de champ,
Par conséquent, une qualité élevée, une excellente uniformité de l’épaisseur du film et l’absence d’impuretés sont ses exigences fondamentales. Toute contamination susceptible de dégrader le fonctionnement de la structure de l'oxyde de grille doit être strictement contrôlée.
(4)Barrière antidopage
Le SiO2 peut être utilisé comme couche de masquage efficace pour le dopage sélectif de la surface du silicium. Une fois qu'une couche d'oxyde est formée sur la surface de silicium, le SiO2 dans la partie transparente du masque est gravé pour former une fenêtre à travers laquelle le matériau dopant peut pénétrer dans la tranche de silicium.
Lorsqu'il n'y a pas de fenêtres, l'oxyde peut protéger la surface du silicium et empêcher les impuretés de se diffuser, permettant ainsi une implantation sélective des impuretés.
Les dopants se déplacent lentement dans SiO2 par rapport au Si, donc seule une fine couche d'oxyde est nécessaire pour bloquer les dopants (notez que cette vitesse dépend de la température).
Une fine couche d'oxyde (par exemple, 150 Å d'épaisseur) peut également être utilisée dans les zones où une implantation ionique est requise, ce qui peut être utilisé pour minimiser les dommages à la surface du silicium.
Il permet également un meilleur contrôle de la profondeur de jonction lors de l'implantation des impuretés en réduisant l'effet de canalisation. Après l'implantation, l'oxyde peut être éliminé sélectivement avec de l'acide fluorhydrique pour rendre la surface du silicium à nouveau plane.
(5)Couche diélectrique entre les couches métalliques
Le SiO2 ne conduit pas l’électricité dans des conditions normales, c’est donc un isolant efficace entre les couches métalliques des micropuces. Le SiO2 peut empêcher les courts-circuits entre la couche métallique supérieure et la couche métallique inférieure, tout comme l'isolant sur le fil peut empêcher les courts-circuits.
L'exigence de qualité pour l'oxyde est qu'il soit exempt de trous d'épingle et de vides. Il est souvent dopé pour obtenir une fluidité plus efficace, ce qui permet de mieux minimiser la diffusion de la contamination. Il est généralement obtenu par dépôt chimique en phase vapeur plutôt que par croissance thermique.
En fonction du gaz de réaction, le processus d'oxydation est généralement divisé en :
- Oxydation sèche par l'oxygène : Si + O2 → SiO2 ;
- Oxydation humide de l'oxygène : 2H2O (vapeur d'eau) + Si→SiO2+2H2 ;
- Oxydation dopée au chlore : Du chlore gazeux, tel que le chlorure d'hydrogène (HCl), le dichloroéthylène DCE (C2H2Cl2) ou ses dérivés, est ajouté à l'oxygène pour améliorer le taux d'oxydation et la qualité de la couche d'oxyde.
(1)Processus d'oxydation à l'oxygène sec: Les molécules d'oxygène dans le gaz de réaction diffusent à travers la couche d'oxyde déjà formée, atteignent l'interface entre SiO2 et Si, réagissent avec Si, puis forment une couche de SiO2.
Le SiO2 préparé par oxydation sèche à l'oxygène présente une structure dense, une épaisseur uniforme, une forte capacité de masquage pour l'injection et la diffusion et une répétabilité élevée du processus. Son inconvénient est que le taux de croissance est lent.
Cette méthode est généralement utilisée pour une oxydation de haute qualité, telle que l'oxydation diélectrique de grille, l'oxydation d'une couche tampon mince, ou pour démarrer l'oxydation et terminer l'oxydation pendant l'oxydation d'une couche tampon épaisse.
(2)Processus d'oxydation humide de l'oxygène: La vapeur d'eau peut être transportée directement dans l'oxygène, ou elle peut être obtenue par la réaction de l'hydrogène et de l'oxygène. Le taux d'oxydation peut être modifié en ajustant le rapport de pression partielle de l'hydrogène ou de la vapeur d'eau à l'oxygène.
Notez que pour garantir la sécurité, le rapport hydrogène/oxygène ne doit pas dépasser 1,88:1. L'oxydation humide de l'oxygène est due à la présence à la fois d'oxygène et de vapeur d'eau dans le gaz de réaction, et la vapeur d'eau se décompose en oxyde d'hydrogène (HO) à haute température.
Le taux de diffusion de l'oxyde d'hydrogène dans l'oxyde de silicium est beaucoup plus rapide que celui de l'oxygène, de sorte que le taux d'oxydation de l'oxygène humide est d'environ un ordre de grandeur supérieur au taux d'oxydation de l'oxygène sec.
(3)Procédé d'oxydation dopé au chlore: En plus de l'oxydation traditionnelle à l'oxygène sec et de l'oxydation humide à l'oxygène, du chlore gazeux, tel que le chlorure d'hydrogène (HCl), le dichloroéthylène DCE (C2H2Cl2) ou ses dérivés, peut être ajouté à l'oxygène pour améliorer le taux d'oxydation et la qualité de la couche d'oxyde. .
La principale raison de l'augmentation du taux d'oxydation est que lorsque du chlore est ajouté pour l'oxydation, non seulement le réactif contient de la vapeur d'eau qui peut accélérer l'oxydation, mais le chlore s'accumule également près de l'interface entre Si et SiO2. En présence d’oxygène, les composés chlorosiliciés se transforment facilement en oxyde de silicium, qui peut catalyser l’oxydation.
La principale raison de l'amélioration de la qualité de la couche d'oxyde est que les atomes de chlore dans la couche d'oxyde peuvent purifier l'activité des ions sodium, réduisant ainsi les défauts d'oxydation introduits par la contamination par les ions sodium des équipements et des matières premières du procédé. Par conséquent, le dopage au chlore est impliqué dans la plupart des processus d’oxydation sèche par l’oxygène.
2.2 Processus de diffusion
La diffusion traditionnelle fait référence au transfert de substances depuis des zones de concentration plus élevée vers des zones de concentration plus faible jusqu'à ce qu'elles soient uniformément réparties. Le processus de diffusion suit la loi de Fick. La diffusion peut se produire entre deux substances ou plus, et les différences de concentration et de température entre différentes zones conduisent la distribution des substances vers un état d'équilibre uniforme.
L’une des propriétés les plus importantes des matériaux semi-conducteurs est que leur conductivité peut être ajustée en ajoutant différents types ou concentrations de dopants. Dans la fabrication de circuits intégrés, ce processus est généralement réalisé par des procédés de dopage ou de diffusion.
En fonction des objectifs de conception, les matériaux semi-conducteurs tels que le silicium, le germanium ou les composés III-V peuvent obtenir deux propriétés semi-conductrices différentes, de type N ou de type P, par dopage avec des impuretés donneuses ou des impuretés accepteurs.
Le dopage des semi-conducteurs s'effectue principalement par deux méthodes : la diffusion ou l'implantation ionique, chacune ayant ses propres caractéristiques :
Le dopage par diffusion est moins coûteux, mais la concentration et la profondeur du matériau dopant ne peuvent pas être contrôlées avec précision ;
Bien que l’implantation ionique soit relativement coûteuse, elle permet un contrôle précis des profils de concentration de dopants.
Avant les années 1970, la taille des caractéristiques des circuits graphiques intégrés était de l’ordre de 10 μm, et la technologie traditionnelle de diffusion thermique était généralement utilisée pour le dopage.
Le processus de diffusion est principalement utilisé pour modifier les matériaux semi-conducteurs. En diffusant différentes substances dans des matériaux semi-conducteurs, leur conductivité et d’autres propriétés physiques peuvent être modifiées.
Par exemple, en diffusant l'élément trivalent bore dans le silicium, un semi-conducteur de type P est formé ; en dopant des éléments pentavalents au phosphore ou à l'arsenic, un semi-conducteur de type N est formé. Lorsqu’un semi-conducteur de type P avec plus de trous entre en contact avec un semi-conducteur de type N avec plus d’électrons, une jonction PN se forme.
À mesure que la taille des caractéristiques diminue, le processus de diffusion isotrope permet aux dopants de diffuser de l'autre côté de la couche d'oxyde de protection, provoquant des courts-circuits entre les régions adjacentes.
À l'exception de certaines utilisations particulières (telles que la diffusion à long terme pour former des zones résistantes à haute tension uniformément réparties), le processus de diffusion a progressivement été remplacé par l'implantation ionique.
Cependant, dans la génération technologique inférieure à 10 nm, étant donné que la taille du Fin dans le dispositif à transistor à effet de champ à ailettes tridimensionnelles (FinFET) est très petite, l'implantation ionique endommagera sa minuscule structure. L'utilisation d'un procédé de diffusion à source solide peut résoudre ce problème.
2.3 Processus de dégradation
Le processus de recuit est également appelé recuit thermique. Le processus consiste à placer la plaquette de silicium dans un environnement à haute température pendant un certain temps pour modifier la microstructure à la surface ou à l'intérieur de la plaquette de silicium afin d'atteindre un objectif spécifique du processus.
Les paramètres les plus critiques du processus de recuit sont la température et la durée. Plus la température est élevée et plus la durée est longue, plus le budget thermique est élevé.
Dans le processus de fabrication des circuits intégrés, le budget thermique est strictement contrôlé. S'il existe plusieurs processus de recuit dans le flux de processus, le budget thermique peut être exprimé comme la superposition de plusieurs traitements thermiques.
Cependant, avec la miniaturisation des nœuds de processus, le budget thermique admissible dans l'ensemble du processus devient de plus en plus petit, c'est-à-dire que la température du processus thermique à haute température devient plus basse et la durée devient plus courte.
Habituellement, le processus de recuit est combiné avec l’implantation ionique, le dépôt de couches minces, la formation de siliciure métallique et d’autres processus. Le plus courant est le recuit thermique après implantation ionique.
L'implantation ionique aura un impact sur les atomes du substrat, les faisant se détacher de la structure du réseau d'origine et endommager le réseau du substrat. Le recuit thermique peut réparer les dommages au réseau causés par l'implantation ionique et peut également déplacer les atomes d'impuretés implantés des espaces du réseau vers les sites du réseau, les activant ainsi.
La température requise pour la réparation des dommages au réseau est d'environ 500 °C et la température requise pour l'activation des impuretés est d'environ 950 °C. En théorie, plus le temps de recuit est long et plus la température est élevée, plus le taux d'activation des impuretés est élevé, mais un budget thermique trop élevé entraînera une diffusion excessive des impuretés, rendant le processus incontrôlable et provoquant à terme une dégradation des performances du dispositif et du circuit.
Par conséquent, avec le développement de la technologie de fabrication, le recuit traditionnel au four à long terme a été progressivement remplacé par le recuit thermique rapide (RTA).
Dans le processus de fabrication, certains films spécifiques doivent subir un processus de recuit thermique après dépôt pour modifier certaines propriétés physiques ou chimiques du film. Par exemple, un film lâche devient dense, modifiant son taux de gravure sèche ou humide ;
Un autre processus de recuit couramment utilisé se produit lors de la formation de siliciure métallique. Des films métalliques tels que le cobalt, le nickel, le titane, etc. sont pulvérisés sur la surface de la plaquette de silicium et, après un recuit thermique rapide à une température relativement basse, le métal et le silicium peuvent former un alliage.
Certains métaux forment différentes phases d'alliage dans différentes conditions de température. Généralement, on espère former une phase d'alliage avec une résistance de contact et une résistance corporelle inférieures au cours du processus.
Selon les différentes exigences du budget thermique, le processus de recuit est divisé en recuit au four à haute température et recuit thermique rapide.
- Recuit de tubes de four à haute température:
Il s’agit d’une méthode de recuit traditionnelle à haute température, longue durée de recuit et budget élevé.
Dans certains processus spéciaux, tels que la technologie d'isolation par injection d'oxygène pour la préparation de substrats SOI et les processus de diffusion en puits profonds, il est largement utilisé. De tels procédés nécessitent généralement un budget thermique plus élevé pour obtenir un réseau parfait ou une répartition uniforme des impuretés.
- Recuit thermique rapide:
Il s'agit du processus de traitement de tranches de silicium par chauffage/refroidissement extrêmement rapide et court séjour à la température cible, parfois également appelé traitement thermique rapide (RTP).
Dans le processus de formation de jonctions ultra-peu profondes, le recuit thermique rapide permet d'obtenir un compromis d'optimisation entre la réparation des défauts de réseau, l'activation des impuretés et la minimisation de la diffusion des impuretés, et est indispensable dans le processus de fabrication de nœuds technologiques avancés.
Le processus de montée/descente de température et le court séjour à la température cible constituent ensemble le budget thermique d'un recuit thermique rapide.
Le recuit thermique rapide traditionnel a une température d'environ 1 000 °C et ne prend que quelques secondes. Ces dernières années, les exigences en matière de recuit thermique rapide sont devenues de plus en plus strictes, et le recuit flash, le recuit par pointe et le recuit laser se sont progressivement développés, avec des temps de recuit atteignant des millisecondes, et tendant même à se développer vers des microsecondes et des sous-microsecondes.
3 . Trois équipements de traitement de chauffage
3.1 Équipements de diffusion et d'oxydation
Le processus de diffusion utilise principalement le principe de diffusion thermique dans des conditions de température élevée (généralement 900-1 200 ℃) pour incorporer des éléments d'impuretés dans le substrat de silicium à une profondeur requise afin de lui donner une distribution de concentration spécifique, afin de modifier les propriétés électriques du Matériau et former une structure de dispositif semi-conducteur.
Dans la technologie des circuits intégrés au silicium, le processus de diffusion est utilisé pour réaliser des jonctions PN ou des composants tels que des résistances, des condensateurs, des câblages d'interconnexion, des diodes et des transistors dans des circuits intégrés, et est également utilisé pour l'isolation entre les composants.
En raison de l'incapacité de contrôler avec précision la distribution de la concentration de dopage, le processus de diffusion a été progressivement remplacé par le processus de dopage par implantation ionique dans la fabrication de circuits intégrés avec des diamètres de tranche de 200 mm et plus, mais une petite quantité est encore utilisée dans les industries lourdes. processus de dopage.
Les équipements de diffusion traditionnels sont principalement des fours à diffusion horizontale, et il existe également un petit nombre de fours à diffusion verticale.
Four à diffusion horizontal:
Il s'agit d'un équipement de traitement thermique largement utilisé dans le processus de diffusion de circuits intégrés dont le diamètre de plaquette est inférieur à 200 mm. Ses caractéristiques sont que le corps du four de chauffage, le tube de réaction et le bateau en quartz transportant les tranches sont tous placés horizontalement, ce qui lui confère les caractéristiques de processus d'une bonne uniformité entre les tranches.
Ce n'est pas seulement l'un des équipements front-end importants sur la chaîne de production de circuits intégrés, mais il est également largement utilisé dans les processus de diffusion, d'oxydation, de recuit, d'alliage et autres dans des industries telles que les dispositifs discrets, les dispositifs électroniques de puissance, les dispositifs optoélectroniques et les fibres optiques. .
Four à diffusion vertical:
Désigne généralement un équipement de traitement thermique par lots utilisé dans le processus de circuit intégré pour les tranches d'un diamètre de 200 mm et 300 mm, communément appelé four vertical.
Les caractéristiques structurelles du four à diffusion verticale sont que le corps du four de chauffage, le tube de réaction et le bateau en quartz portant la tranche sont tous placés verticalement et la tranche est placée horizontalement. Il présente les caractéristiques d'une bonne uniformité au sein de la tranche, d'un degré élevé d'automatisation et de performances système stables, qui peuvent répondre aux besoins des lignes de production de circuits intégrés à grande échelle.
Le four à diffusion verticale est l'un des équipements importants de la chaîne de production de circuits intégrés à semi-conducteurs et est également couramment utilisé dans des processus connexes dans les domaines des dispositifs électroniques de puissance (IGBT), etc.
Le four à diffusion verticale s'applique aux processus d'oxydation tels que l'oxydation sèche par l'oxygène, l'oxydation par synthèse hydrogène-oxygène, l'oxydation de l'oxynitrure de silicium et les processus de croissance de couches minces tels que le dioxyde de silicium, le polysilicium, le nitrure de silicium (Si3N4) et le dépôt de couches atomiques.
Il est également couramment utilisé dans les procédés de recuit à haute température, de recuit du cuivre et d’alliage. En termes de procédé de diffusion, les fours à diffusion verticale sont parfois également utilisés dans les procédés de dopage lourd.
3.2 Équipement de recuit rapide
L'équipement de traitement thermique rapide (RTP) est un équipement de traitement thermique d'une seule tranche qui peut rapidement augmenter la température de la tranche jusqu'à la température requise par le processus (200-1 300 °C) et la refroidir rapidement. Le taux de chauffage/refroidissement est généralement de 20 à 250°C/s.
En plus d'une large gamme de sources d'énergie et de temps de recuit, l'équipement RTP présente également d'autres excellentes performances de processus, telles qu'un excellent contrôle du budget thermique et une meilleure uniformité de surface (en particulier pour les tranches de grande taille), la réparation des dommages aux tranches causés par l'implantation ionique, et plusieurs chambres peuvent exécuter différentes étapes de processus simultanément.
De plus, l'équipement RTP peut convertir et ajuster les gaz de traitement de manière flexible et rapide, de sorte que plusieurs processus de traitement thermique puissent être réalisés dans le même processus de traitement thermique.
L'équipement RTP est le plus couramment utilisé dans le recuit thermique rapide (RTA). Après l'implantation ionique, un équipement RTP est nécessaire pour réparer les dommages causés par l'implantation ionique, activer les protons dopés et inhiber efficacement la diffusion des impuretés.
D'une manière générale, la température pour réparer les défauts du réseau est d'environ 500°C, tandis qu'une température de 950°C est nécessaire pour activer les atomes dopés. L'activation des impuretés est liée au temps et à la température. Plus le temps est long et plus la température est élevée, plus les impuretés sont activées, mais cela ne favorise pas l'inhibition de la diffusion des impuretés.
Étant donné que l'équipement RTP présente les caractéristiques d'une montée/descente rapide de la température et d'une courte durée, le processus de recuit après l'implantation ionique peut permettre d'obtenir la sélection de paramètres optimale parmi la réparation des défauts de réseau, l'activation des impuretés et l'inhibition de la diffusion des impuretés.
RTA est principalement divisé dans les quatre catégories suivantes:
(1)Recuit de pointe
Sa caractéristique est qu'il se concentre sur le processus de chauffage/refroidissement rapide, mais n'a fondamentalement aucun processus de conservation de la chaleur. Le recuit de pointe reste très peu de temps à haute température et sa fonction principale est d’activer les éléments dopants.
Dans les applications réelles, la tranche commence à chauffer rapidement à partir d'un certain point de température de veille stable et se refroidit immédiatement après avoir atteint le point de température cible.
Étant donné que le temps de maintien au point de température cible (c'est-à-dire le point de température maximale) est très court, le processus de recuit peut maximiser le degré d'activation des impuretés et minimiser le degré de diffusion des impuretés, tout en ayant de bonnes caractéristiques de réparation des défauts de recuit, ce qui entraîne une augmentation qualité de liaison et courant de fuite inférieur.
Le recuit Spike est largement utilisé dans les processus de jonction ultra-peu profonds après 65 nm. Les paramètres du processus de recuit de pointe comprennent principalement la température maximale, le temps de séjour maximal, la divergence de température et la résistance des tranches après le processus.
Plus le temps de séjour de pointe est court, mieux c'est. Cela dépend principalement de la vitesse de chauffage/refroidissement du système de contrôle de la température, mais l'atmosphère du gaz de procédé sélectionnée a parfois également un certain impact sur celle-ci.
Par exemple, l'hélium a un petit volume atomique et un taux de diffusion rapide, ce qui favorise un transfert de chaleur rapide et uniforme et peut réduire la largeur du pic ou le temps de séjour du pic. C’est pourquoi l’hélium est parfois choisi pour aider au chauffage et au refroidissement.
(2)Recuit de lampe
La technologie de recuit de lampe est largement utilisée. Les lampes halogènes sont généralement utilisées comme sources de chaleur à recuit rapide. Leurs taux de chauffage/refroidissement élevés et leur contrôle précis de la température peuvent répondre aux exigences des processus de fabrication supérieurs à 65 nm.
Cependant, il ne peut pas répondre pleinement aux exigences strictes du processus 45 nm (après le processus 45 nm, lorsque le contact nickel-silicium du LSI logique se produit, la plaquette doit être rapidement chauffée de 200 °C à plus de 1 000 °C en quelques millisecondes). un recuit laser est donc généralement nécessaire).
(3)Recuit Laser
Le recuit au laser est le processus consistant à utiliser directement le laser pour augmenter rapidement la température de la surface de la plaquette jusqu'à ce qu'elle soit suffisante pour faire fondre le cristal de silicium, le rendant ainsi hautement activé.
Les avantages du recuit laser sont un chauffage extrêmement rapide et un contrôle sensible. Il ne nécessite pas de chauffage du filament et il n'y a pratiquement aucun problème de décalage de température et de durée de vie du filament.
Cependant, d'un point de vue technique, le recuit laser présente des problèmes de courants de fuite et de défauts résiduels, qui auront également un certain impact sur les performances de l'appareil.
(4)Recuit éclair
Le recuit flash est une technologie de recuit qui utilise un rayonnement de haute intensité pour effectuer un recuit en pointe sur des tranches à une température de préchauffage spécifique.
La tranche est préchauffée à 600-800°C, puis un rayonnement de haute intensité est utilisé pour une irradiation par impulsions de courte durée. Lorsque la température maximale de la tranche atteint la température de recuit requise, le rayonnement est immédiatement désactivé.
Les équipements RTP sont de plus en plus utilisés dans la fabrication avancée de circuits intégrés.
En plus d'être largement utilisés dans les processus RTA, les équipements RTP ont également commencé à être utilisés dans l'oxydation thermique rapide, la nitruration thermique rapide, la diffusion thermique rapide, le dépôt chimique rapide en phase vapeur, ainsi que dans la génération de siliciures métalliques et les processus d'épitaxie.
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Heure de publication : 27 août 2024