معرفی مختصر آنیل حرارتی سریع

آنیل حرارتی سریع (به اختصار RTA یا RTP) یک فناوری پردازش حرارتی سریع در تولید نیمه هادی است. اصل اصلی آن گرم کردن سریع سطح ویفر با استفاده از یک منبع گرمای تابشی با شدت بالا (مانند لامپ‌های هالوژن، لیزر، لامپ‌های فلاش و غیره)، گرم کردن ویفر تا دمای بالای هدف در مدت زمان بسیار کوتاه (ثانیه یا میلی‌ثانیه)، و به دنبال آن فرآیند خنک‌سازی سریع است.

انواع اصلی فرآیندهای آنیلینگ

با توجه به تقاضا برای مدت زمان بازپخت کوتاه‌تر در گره‌های تولیدی پیشرفته، مجموعه کاملی از فناوری‌های بازپخت ایجاد شده است، با زمان پردازش به‌طور متوالی از ثانیه به میلی‌ثانیه و بیشتر از آن به میکروثانیه کاهش می‌یابد.

1. آنیل حرارتی سریع را خیس کنید

فرآیند RTA سنتی با 1 تا 30 ثانیه ماندن در دمای اوج.

2. آنیل حرارتی سریع سنبله

ویفرها به حداکثر درجه حرارت (~ 1050 درجه سانتیگراد) می رسند و قبل از خنک شدن فوری، کمتر از ثانیه باقی می مانند. فرآیند اصلی برای تشکیل اتصالات بسیار کم عمق.

3. آنیل لامپ فلاش

فلاش شدید در مقیاس میلی‌ثانیه از لامپ‌های قوس الکتریکی فوراً فقط سطح ویفر را گرم می‌کند در حالی که بستر حجیم را خنک نگه می‌دارد.

4. آنیل کردن سنبله لیزری

پرتو لیزر اسکن کننده گرمای موضعی میکروثانیه به میلی ثانیه را محدود به بالاترین لایه سیلیکونی ارائه می دهد. کمترین بودجه حرارتی، بالاترین راندمان فعال سازی ناخالصی و کم عمق ترین اتصالات ممکن را ارائه می دهد.

---

چرا پس از کاشت یون به آنیل حرارتی سریع نیاز است؟

کاشت یون یک فرآیند بمباران تهاجمی است که به یون های پر انرژی برای ضربه زدن به ویفرهای سیلیکونی برای تکمیل دوپینگ متکی است، که باعث آسیب جدی به ویفر می شود و منجر به دو نقص مهم می شود که فقط از طریق فرآیند آنیل قابل حل است.

1. ناخالصی ها محل های شبکه نامناسب را اشغال می کنند

برای اینکه اتم‌های ناخالص (بور، فسفر، آرسنیک) حامل‌های بار آزاد (حفره یا الکترون) تولید کنند، باید محل‌های شبکه جایگزینی را اشغال کنند و جایگزین اتم‌های سیلیکون بومی شوند. با این حال، بلافاصله پس از کاشت، بیشتر دوپنت ها در موقعیت های بینابینی به دام می افتند. این ناخالصی های بینابینی از نظر الکتریکی غیرفعال هستند و نمی توانند هیچ ناقلی را در رسانایی مشارکت دهند. بازپخت انرژی حرارتی را برای هدایت ناخالصی های بینابینی به مهاجرت به مکان های جایگزین فراهم می کند، بنابراین به "فعال سازی ناخالصی" واقعی دست می یابد و آنها را به اهدا کنندگان یا پذیرنده های کاربردی تبدیل می کند. نرخ فعال سازی ناخالصی مستقیماً بر مقاومت ورق لایه دوپ شده حاکم است.

2. ساختار شبکه به شدت آسیب دیده است

کاشت یون با دوز بالا، شبکه کریستالی منظم روی سطح ویفر را مختل می کند و حتی ممکن است منجر به آمورفیزاسیون شود: سیلیکون تک کریستالی که در اصل به خوبی تراز شده است به یک لایه سیلیکونی بی شکل شیشه مانند تبدیل می شود. بازپخت به این لایه سیلیکونی آمورف اجازه می دهد تا با استفاده از سیلیکون زیرین دست نخورده به عنوان یک الگو، دوباره به یک کریستال تبدیل شود. به این فرآیند تبلور مجدد اپیتاکسیال فاز جامد (SPER) می گویند.

چرا فرآیند بازپخت باید "سریع" باشد؟

اگر تصفیه در دمای بالا اجباری است، چرا از کوره‌های معمولی برای گرمایش طولانی‌مدت به جای پردازش حرارتی سریع استفاده نمی‌کنیم؟ دلیل آن این است که دمای بالا نه تنها ناخالصی ها را فعال می کند، بلکه باعث انتشار آنها به داخل می شود و محل اتصال را عمیق تر می کند. دستگاه های نیمه هادی پیشرفته به اتصالات بسیار کم عمق (USJ) نیاز دارند، هر چه محل اتصال کم عمق تر باشد، بهتر است.

فاصله انتشار ناخالصی با بودجه حرارتی تعیین می شود که با فرمول تعریف شده است:

طول انتشار ≈ √(D · t)، D ∝ exp(-Eₐ/kT)

D = ضریب انتشار ناخالصی (به صورت تصاعدی با دما افزایش می یابد)

t = زمان ماندن در دمای بالا

دماهای بالاتر و زمان‌های ماندگاری حرارتی طولانی‌تر هر دو منجر به اتصالات عمیق‌تر می‌شوند و یک مبادله اساسی ایجاد می‌کنند: دمای بالا کافی برای فعال‌سازی کامل ناخالصی لازم است، با این حال حداقل مدت زمان گرمایش برای سرکوب عمیق شدن اتصال مورد نیاز است.

تنها راه حل قابل اجرا افزایش سریع به دمای اوج و به دنبال آن خنک شدن فوری، محدود کردن قرار گرفتن در معرض دمای بالا در یک پنجره فوق کوتاه است. این مزیت اصلی بازپخت حرارتی سریع نسبت به عملیات حرارتی کوره معمولی است: چرخه دما در مقیاس دوم یا حتی میلی ثانیه بودجه کلی حرارتی را به حداقل می رساند.

Semicorex کیفیت بالایی را ارائه می دهدحامل های ویفر RTP/RTAبر اساس نیاز مشتریان اگر سؤالی دارید یا نیاز به جزئیات بیشتری دارید، لطفاً در تماس با ما دریغ نکنید.

تلفن تماس 86-13567891907

ایمیل: sales@semicorex.com