Kort introduktion til hurtig termisk udglødning

Hurtig termisk udglødning (forkortet som RTA eller RTP) er en hurtig termisk behandlingsteknologi inden for halvlederfremstilling. Dens kerneprincip er hurtig opvarmning af waferoverfladen ved hjælp af en strålevarmekilde med høj intensitet (såsom halogenlamper, lasere, flashlamper osv.), opvarmning af waferen til den høje måltemperatur på ekstremt kort tid (sekunder eller millisekunder), efterfulgt af en hurtig afkølingsproces.

Hovedtyper af udglødningsprocesser

Drevet af efterspørgslen efter stadig kortere annealingsvarigheder i avancerede fremstillingsknuder, er der udviklet en komplet portefølje af annealingteknologier, hvor behandlingstiden er nedskaleret sekventielt fra sekunder til millisekunder og yderligere til mikrosekunder.

1. Udblød hurtig termisk udglødning

Traditionel RTA-proces med 1 ~ 30 sekunders ophold ved toptemperatur.

2. Spike hurtig termisk udglødning

Wafers når toptemperaturen (~1050°C) med ubetydelig ophold på under sekund før øjeblikkelig afkøling; den almindelige proces til dannelse af ultra-slow junction.

3. Blinklampeudglødning

Intens millisekund-skala flash fra buelamper opvarmer øjeblikkeligt kun waferoverfladen, mens det holder bulksubstratet køligt.

4.Laserspidsudglødning

Den scannende laserstråle leverer mikrosekund til millisekund lokaliseret opvarmning begrænset til det øverste siliciumlag. Den leverer det laveste termiske budget, den højeste dopantaktiveringseffektivitet og de lavest mulige kryds.

---

Hvorfor er hurtig termisk udglødning påkrævet efter ionimplantation?

Ionimplantation er en aggressiv bombardementproces, der er afhængig af højenergi-ioner til at ramme siliciumwafere for at fuldføre doping, hvilket vil forårsage alvorlig skade på waferen og resultere i to kritiske defekter, som kun kan løses via udglødningsprocessen.

1. Dopanter optager ukorrekte gittersteder

For at dopingatomer (bor, fosfor, arsen) kan generere frie ladningsbærere (huller eller elektroner), skal de optage substituerende gittersteder og erstatte native siliciumatomer. Umiddelbart efter implantation bliver de fleste dopanter imidlertid fanget i interstitielle positioner. Disse interstitielle dopingmidler er elektrisk inaktive og kan ikke bidrage med nogen bærere til ledning. Annealing giver termisk energi til at drive interstitielle dopanter til at migrere til substitutionssteder, hvorved der opnås ægte "dotantaktivering" og omdannes til funktionelle donorer eller acceptorer. Doteringsmiddelaktiveringshastigheden styrer direkte foliemodstanden af ​​det doterede lag.

2. Gitterstruktur er alvorligt beskadiget

Højdosis ionimplantation forstyrrer det ordnede krystalgitter på waferoverfladen og kan endda føre til amorfisering: Det oprindeligt veljusterede enkeltkrystalsilicium omdannes til et uordnet glaslignende amorft siliciumlag. Udglødning gør det muligt for dette amorfe siliciumlag at blive dyrket tilbage til en enkelt krystal ved at bruge det intakte underliggende silicium som skabelon. Denne proces kaldes solid-fase epitaksial rekrystallisation (SPER).

Hvorfor skal udglødningsprocessen være "hurtig"?

Hvis højtemperaturbehandling er obligatorisk, hvorfor så ikke bruge konventionelle ovne til langvarig opvarmning i stedet for hurtig termisk udglødning? Årsagen er, at høje temperaturer ikke kun aktiverer urenheder, men også får dem til at diffundere indad, hvilket gør krydset dybere. Avancerede halvlederenheder kræver ultra-shallow junctions (USJ), jo mere lavvandede krydset er, jo bedre.

Dopantdiffusionsafstanden bestemmes af det termiske budget, defineret af formlen:

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

D = dopingmiddeldiffusionskoefficient (stiger eksponentielt med temperaturen)

t = opholdstid ved høj temperatur

Højere temperaturer og længere termiske opholdstider fører begge til dybere kryds, hvilket skaber en fundamental afvejning: tilstrækkelig høj temperatur er nødvendig for fuld aktivering af dopingmiddel, men alligevel kræves minimal opvarmningsvarighed for at undertrykke overgangsuddybning.

Den eneste levedygtige løsning er hurtig ramping til toptemperatur efterfulgt af øjeblikkelig afkøling, hvilket begrænser eksponering ved høje temperaturer til et ultrakort vindue. Dette er kernefordelen ved hurtig termisk udglødning i forhold til konventionel ovnvarmebehandling: temperaturcyklus på anden eller endda millisekundskala minimerer det samlede termiske budget.

Semicorex tilbyder høj kvalitetRTP/RTA waferholderebaseret på kundernes behov. Hvis du har spørgsmål eller brug for yderligere detaljer, så tøv ikke med at kontakte os.

Kontakt telefon # +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com