1. ພາບລວມ
ການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ, ເຊິ່ງເອີ້ນກັນວ່າການປຸງແຕ່ງຄວາມຮ້ອນ, ຫມາຍເຖິງຂັ້ນຕອນການຜະລິດທີ່ເຮັດວຽກຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ, ປົກກະຕິແລ້ວສູງກວ່າຈຸດລະລາຍຂອງອາລູມິນຽມ.
ຂະບວນການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນດໍາເນີນຢູ່ໃນ furnace ອຸນຫະພູມສູງແລະປະກອບມີຂະບວນການທີ່ສໍາຄັນເຊັ່ນການຜຸພັງ, ການແຜ່ກະຈາຍ impurity, ແລະ annealing ສໍາລັບການສ້ອມແປງໄປເຊຍກັນຜິດປົກກະຕິໃນການຜະລິດ semiconductor.
Oxidation: ເປັນຂະບວນການທີ່ຊິລິໂຄນ wafer ວາງໄວ້ໃນບັນຍາກາດຂອງ oxidants ເຊັ່ນອົກຊີເຈນຫຼື vapor ນ້ໍາສໍາລັບການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນໃນອຸນຫະພູມສູງ, ເຮັດໃຫ້ເກີດປະຕິກິລິຢາເຄມີຢູ່ດ້ານຂອງ silicon wafer ປະກອບເປັນຟິມອອກໄຊ.
ການແຜ່ກະຈາຍ impurity: ຫມາຍເຖິງການນໍາໃຊ້ຫຼັກການການແຜ່ກະຈາຍຄວາມຮ້ອນພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂອຸນຫະພູມສູງເພື່ອແນະນໍາອົງປະກອບ impurity ເຂົ້າໄປໃນ substrate ຊິລິຄອນຕາມຄວາມຕ້ອງການຂອງຂະບວນການ, ເພື່ອໃຫ້ມີການແຜ່ກະຈາຍຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນສະເພາະໃດຫນຶ່ງ, ດັ່ງນັ້ນການປ່ຽນແປງຄຸນສົມບັດໄຟຟ້າຂອງວັດສະດຸຊິລິຄອນ.
Annealing ຫມາຍເຖິງຂະບວນການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຂອງ silicon wafer ຫຼັງຈາກ implantation ion ເພື່ອສ້ອມແປງຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ lattice ທີ່ເກີດຈາກການ implantation ion.
ມີສາມປະເພດພື້ນຖານຂອງອຸປະກອນທີ່ໃຊ້ສໍາລັບການຜຸພັງ / ການແຜ່ກະຈາຍ / annealing:
- furnace ນອນ;
- ເຕົາຕັ້ງ;
- ເຕົາອົບຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາ: ອຸປະກອນການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາ
ຂະບວນການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນແບບດັ້ງເດີມສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ການປິ່ນປົວທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງໃນໄລຍະຍາວເພື່ອລົບລ້າງຄວາມເສຍຫາຍທີ່ເກີດຈາກ ion implantation, ແຕ່ຂໍ້ເສຍຂອງມັນແມ່ນການກໍາຈັດຂໍ້ບົກພ່ອງທີ່ບໍ່ຄົບຖ້ວນແລະປະສິດທິພາບການກະຕຸ້ນຕ່ໍາຂອງ impurities implanted.
ນອກຈາກນັ້ນ, ເນື່ອງຈາກອຸນຫະພູມ annealing ສູງແລະໃຊ້ເວລາດົນ, ການແຜ່ກະຈາຍ impurity ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເກີດຂຶ້ນ, ເຮັດໃຫ້ impurities ຈໍານວນຫຼວງຫຼາຍກະຈາຍແລະບໍ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງ junctions ຕື້ນແລະການແຜ່ກະຈາຍ impurity ແຄບ.
ການເຊື່ອມຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາຂອງ wafers implanted ion ໂດຍໃຊ້ອຸປະກອນການປຸງແຕ່ງຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາ (RTP) ແມ່ນວິທີການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນທີ່ເຮັດຄວາມຮ້ອນຂອງ wafer ທັງຫມົດໄປສູ່ອຸນຫະພູມສະເພາະໃດຫນຶ່ງ (ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ 400-1300 ° C) ໃນເວລາສັ້ນໆ.
ເມື່ອປຽບທຽບກັບການລະບາຍຄວາມຮ້ອນ furnace, ມັນມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງງົບປະມານຄວາມຮ້ອນຫນ້ອຍ, ລະດັບການເຄື່ອນໄຫວຂອງ impurity ຂະຫນາດນ້ອຍໃນພື້ນທີ່ doping, ມົນລະພິດຫນ້ອຍແລະໃຊ້ເວລາປະມວນຜົນສັ້ນ.
ຂະບວນການ annealing ຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາສາມາດນໍາໃຊ້ແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ຫລາກຫລາຍ, ແລະໄລຍະເວລາການຫມູນວຽນແມ່ນກວ້າງຫຼາຍ (ຈາກ 100 ຫາ 10-9s, ເຊັ່ນ: ການຫມູນວຽນຂອງໂຄມໄຟ, ເລເຊີ annealing, ແລະອື່ນໆ). ມັນສາມາດເຮັດໃຫ້ impurities ຢ່າງສົມບູນໃນຂະນະທີ່ປະສິດທິຜົນສະກັດກັ້ນການແຜ່ກະຈາຍ impurity. ປະຈຸບັນມັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂະບວນການຜະລິດວົງຈອນປະສົມປະສານຊັ້ນສູງທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງ wafer ຫຼາຍກ່ວາ 200mm.
2. ຂະບວນການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນທີສອງ
2.1 ຂະບວນການຜຸພັງ
ໃນຂະບວນການຜະລິດວົງຈອນປະສົມປະສານ, ມີສອງວິທີສໍາລັບການສ້າງແຜ່ນຊິລິໂຄນອອກໄຊ: ການຜຸພັງຄວາມຮ້ອນແລະການຝາກ.
ຂະບວນການຜຸພັງຫມາຍເຖິງຂະບວນການສ້າງ SiO2 ຢູ່ເທິງຫນ້າຂອງ silicon wafers ໂດຍການຜຸພັງຄວາມຮ້ອນ. ຮູບເງົາ SiO2 ທີ່ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໂດຍການຜຸພັງຄວາມຮ້ອນໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂະບວນການຜະລິດວົງຈອນປະສົມປະສານເນື່ອງຈາກຄຸນສົມບັດ insulation ໄຟຟ້າທີ່ດີກວ່າແລະຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂະບວນການ.
ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດຂອງມັນແມ່ນດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
- ປົກປ້ອງອຸປະກອນຈາກການຂູດແລະການປົນເປື້ອນ;
- ຈໍາກັດການໂດດດ່ຽວພາກສະຫນາມຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການທີ່ຖືກຄິດຄ່າທໍານຽມ (ຕົວຕັ້ງຕົວຕີຂອງພື້ນຜິວ);
- ວັດສະດຸ dielectric ໃນ oxide ປະຕູຫຼືໂຄງສ້າງຫ້ອງເກັບຮັກສາ;
- implant masking ໃນ doping;
- ຊັ້ນ dielectric ລະຫວ່າງຊັ້ນນໍາຂອງໂລຫະ.
(1)ການປົກປ້ອງອຸປະກອນແລະການໂດດດ່ຽວ
SiO2 ປູກຢູ່ເທິງພື້ນຜິວຂອງ wafer (silicon wafer) ສາມາດເປັນຊັ້ນອຸປະສັກທີ່ມີປະສິດທິພາບເພື່ອແຍກແລະປົກປ້ອງອຸປະກອນທີ່ລະອຽດອ່ອນພາຍໃນຊິລິຄອນ.
ເນື່ອງຈາກວ່າ SiO2 ເປັນວັດສະດຸແຂງແລະບໍ່ມີຮູຂຸມຂົນ (ຫນາແຫນ້ນ), ມັນສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອແຍກອຸປະກອນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຢູ່ໃນພື້ນຜິວຊິລິໂຄນຢ່າງມີປະສິດທິຜົນ. ຊັ້ນ SiO2 ແຂງຈະປົກປ້ອງ silicon wafer ຈາກການຂູດແລະຄວາມເສຍຫາຍທີ່ອາດຈະເກີດຂື້ນໃນລະຫວ່າງຂະບວນການຜະລິດ.
(2)passivation ດ້ານ
ການຖ່າຍທອດພື້ນຜິວ ຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນຂອງ SiO2 ທີ່ປູກດ້ວຍຄວາມຮ້ອນແມ່ນມັນສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພື້ນຜິວຂອງຊິລິຄອນໂດຍການຈໍາກັດພັນທະບັດ dangling ຂອງມັນ, ຜົນກະທົບທີ່ເອີ້ນວ່າ passivation ດ້ານ.
ມັນປ້ອງກັນການເຊື່ອມໂຊມຂອງໄຟຟ້າແລະຫຼຸດຜ່ອນເສັ້ນທາງສໍາລັບການຮົ່ວໄຫຼຂອງກະແສໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກຄວາມຊຸ່ມຊື່ນ, ions ຫຼືສິ່ງປົນເປື້ອນພາຍນອກອື່ນໆ. ຊັ້ນ SiO2 ແຂງປົກປ້ອງ Si ຈາກຮອຍຂີດຂ່ວນແລະຄວາມເສຍຫາຍຂະບວນການທີ່ອາດຈະເກີດຂື້ນໃນລະຫວ່າງການຜະລິດຫລັງການຜະລິດ.
ຊັ້ນ SiO2 ທີ່ປູກຢູ່ເທິງພື້ນຜິວ Si ສາມາດຜູກມັດສິ່ງປົນເປື້ອນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວທາງໄຟຟ້າ (ການປົນເປື້ອນ ion ມືຖື) ຢູ່ເທິງພື້ນຜິວ Si. Passivation ຍັງມີຄວາມສໍາຄັນສໍາລັບການຄວບຄຸມການຮົ່ວໄຫຼຂອງອຸປະກອນ junction ແລະການຂະຫຍາຍຕົວ oxides ປະຕູຫມັ້ນຄົງ.
ໃນຖານະເປັນຊັ້ນ passivation ຄຸນນະພາບສູງ, ຊັ້ນ oxide ມີຄວາມຕ້ອງການດ້ານຄຸນນະພາບເຊັ່ນ: ຄວາມຫນາເປັນເອກະພາບ, ບໍ່ມີ pinholes ແລະ voids.
ປັດໄຈອື່ນໃນການນໍາໃຊ້ຊັ້ນ oxide ເປັນຊັ້ນ passivation ພື້ນຜິວ Si ແມ່ນຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນຜຸພັງ. ຊັ້ນ oxide ຕ້ອງມີຄວາມຫນາພໍທີ່ຈະປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ຊັ້ນໂລຫະຈາກການສາກໄຟເນື່ອງຈາກການສະສົມຂອງຄ່າບໍລິການຢູ່ດ້ານຊິລິໂຄນ, ເຊິ່ງຄ້າຍຄືກັບການເກັບຮັກສາແລະຄຸນລັກສະນະການທໍາລາຍຂອງຕົວເກັບປະຈຸທໍາມະດາ.
SiO2 ຍັງມີຕົວຄູນທີ່ຄ້າຍຄືກັນຫຼາຍຂອງການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນກັບ Si. Silicon wafers ຂະຫຍາຍໃນລະຫວ່າງຂະບວນການອຸນຫະພູມສູງແລະສັນຍາໃນລະຫວ່າງການເຮັດຄວາມເຢັນ.
SiO2 ຂະຫຍາຍຫຼືເຮັດສັນຍາໃນອັດຕາທີ່ໃກ້ຄຽງກັບ Si, ເຊິ່ງຫຼຸດຜ່ອນການ warping ຂອງ silicon wafer ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການຄວາມຮ້ອນ. ນີ້ຍັງຫຼີກລ້ຽງການແຍກຮູບເງົາອອກໄຊອອກຈາກພື້ນຜິວຊິລິຄອນເນື່ອງຈາກຄວາມກົດດັນຂອງຮູບເງົາ.
(3)ປະຕູຮົ້ວ oxide dielectric
ສໍາລັບໂຄງສ້າງປະຕູອອກໄຊທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປແລະສໍາຄັນທີ່ສຸດໃນເຕັກໂນໂລຢີ MOS, ຊັ້ນອອກໄຊທີ່ບາງທີ່ສຸດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນວັດສະດຸ dielectric. ນັບຕັ້ງແຕ່ຊັ້ນ oxide ປະຕູແລະ Si underneath ມີລັກສະນະທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງ, ຊັ້ນ oxide ປະຕູແມ່ນໄດ້ຮັບໂດຍທົ່ວໄປໂດຍການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຄວາມຮ້ອນ.
SiO2 ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງ dielectric ສູງ (107V / m) ແລະຄວາມຕ້ານທານສູງ (ປະມານ 1017Ω·cm).
ກຸນແຈສໍາລັບຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງອຸປະກອນ MOS ແມ່ນຄວາມສົມບູນຂອງຊັ້ນອອກໄຊຂອງປະຕູ. ໂຄງສ້າງປະຕູໃນອຸປະກອນ MOS ຄວບຄຸມການໄຫຼຂອງກະແສໄຟຟ້າ. ເນື່ອງຈາກວ່າ oxide ນີ້ແມ່ນພື້ນຖານສໍາລັບການເຮັດວຽກຂອງ microchips ໂດຍອີງໃສ່ເຕັກໂນໂລຊີຜົນກະທົບພາກສະຫນາມ,
ເພາະສະນັ້ນ, ຄຸນນະພາບສູງ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຮູບເງົາທີ່ດີເລີດແລະການບໍ່ມີສິ່ງເສດເຫຼືອແມ່ນຄວາມຕ້ອງການພື້ນຖານຂອງມັນ. ການປົນເປື້ອນໃດໆທີ່ອາດຈະເຮັດໃຫ້ການທໍາງານຂອງໂຄງສ້າງຂອງປະຕູອອກໄຊຕ້ອງຖືກຄວບຄຸມຢ່າງເຂັ້ມງວດ.
(4)ສິ່ງກີດຂວາງ doping
SiO2 ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນຊັ້ນຫນ້າກາກທີ່ມີປະສິດທິພາບສໍາລັບການເລືອກ doping ຂອງຫນ້າດິນຊິລິໂຄນ. ເມື່ອຊັ້ນ oxide ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນຫນ້າດິນຂອງຊິລິໂຄນ, SiO2 ໃນສ່ວນໂປ່ງໃສຂອງຫນ້າກາກໄດ້ຖືກ etched ເພື່ອສ້າງເປັນປ່ອງຢ້ຽມໂດຍຜ່ານທີ່ວັດສະດຸ doping ສາມາດເຂົ້າໄປໃນ wafer ຊິລິຄອນ.
ບ່ອນທີ່ບໍ່ມີປ່ອງຢ້ຽມ, ຜຸພັງສາມາດປົກປ້ອງພື້ນຜິວຊິລິໂຄນແລະປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ impurities ແຜ່ກະຈາຍ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ການຄັດເລືອກ impurity implantation.
Dopants ເຄື່ອນຍ້າຍຊ້າໆໃນ SiO2 ເມື່ອປຽບທຽບກັບ Si, ດັ່ງນັ້ນພຽງແຕ່ມີຊັ້ນຜຸພັງບາງໆເທົ່ານັ້ນທີ່ຈະຕັນ dopants (ສັງເກດວ່າອັດຕານີ້ແມ່ນຂຶ້ນກັບອຸນຫະພູມ).
ຊັ້ນ oxide ບາງໆ (ຕົວຢ່າງ, 150 Åຫນາ) ຍັງສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໃນພື້ນທີ່ທີ່ຕ້ອງການ implantation ion, ເຊິ່ງສາມາດນໍາໃຊ້ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເສຍຫາຍຕໍ່ຫນ້າດິນຊິລິໂຄນ.
ມັນຍັງອະນຸຍາດໃຫ້ຄວບຄຸມຄວາມເລິກຂອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ໄດ້ດີຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງການປູກຝັງ impurity ໂດຍການຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບ channeling. ຫຼັງຈາກການປູກຝັງ, ຜຸພັງສາມາດໄດ້ຮັບການຄັດເລືອກເອົາອອກດ້ວຍອາຊິດ hydrofluoric ເພື່ອເຮັດໃຫ້ຫນ້າດິນ silicon ແປອີກເທື່ອຫນຶ່ງ.
(5)ຊັ້ນ Dielectric ລະຫວ່າງຊັ້ນໂລຫະ
SiO2 ບໍ່ດໍາເນີນການໄຟຟ້າພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂປົກກະຕິ, ສະນັ້ນມັນເປັນ insulator ທີ່ມີປະສິດທິພາບລະຫວ່າງຊັ້ນໂລຫະໃນ microchips. SiO2 ສາມາດປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ວົງຈອນສັ້ນລະຫວ່າງຊັ້ນໂລຫະເທິງແລະຊັ້ນໂລຫະຕ່ໍາ, ຄືກັນກັບ insulator ສຸດສາຍສາມາດປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ວົງຈອນສັ້ນ.
ຄວາມຕ້ອງການດ້ານຄຸນນະພາບສໍາລັບ oxide ແມ່ນວ່າມັນແມ່ນບໍ່ມີ pinholes ແລະ voids. ມັນມັກຈະຖືກ doped ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຄວາມຄ່ອງຕົວທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ, ເຊິ່ງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການແຜ່ກະຈາຍການປົນເປື້ອນໄດ້ດີກວ່າ. ມັນມັກຈະໄດ້ຮັບໂດຍການລະບາຍອາຍພິດທາງເຄມີຫຼາຍກວ່າການເຕີບໂຕຂອງຄວາມຮ້ອນ.
ອີງຕາມອາຍແກັສຕິກິຣິຍາ, ຂະບວນການຜຸພັງປົກກະຕິແລ້ວແບ່ງອອກເປັນ:
- ການຜຸພັງຂອງອົກຊີແຫ້ງ: Si + O2 → SiO2;
- ການຜຸພັງຂອງອົກຊີທີ່ປຽກ: 2H2O (ໄອນ້ໍາ) + Si→SiO2+2H2;
- chlorine-doped oxidation: ອາຍແກັສ chlorine ເຊັ່ນ hydrogen chloride (HCl), dichloroethylene DCE (C2H2Cl2) ຫຼືອະນຸພັນຂອງມັນຖືກເພີ່ມເຂົ້າໄປໃນອົກຊີເຈນເພື່ອປັບປຸງອັດຕາການຜຸພັງແລະຄຸນນະພາບຂອງຊັ້ນຜຸພັງ.
(1)ຂະບວນການຜຸພັງຂອງອົກຊີເຈນທີ່ແຫ້ງ: ໂມເລກຸນອົກຊີເຈນໃນອາຍແກັສຕິກິຣິຍາກະຈາຍຜ່ານຊັ້ນອອກໄຊທີ່ສ້າງຂຶ້ນແລ້ວ, ເຂົ້າຫາກັນລະຫວ່າງ SiO2 ແລະ Si, ປະຕິກິລິຍາກັບ Si, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນປະກອບເປັນຊັ້ນ SiO2.
SiO2 ກະກຽມໂດຍການຜຸພັງຂອງອົກຊີເຈນທີ່ແຫ້ງແລ້ງມີໂຄງສ້າງທີ່ຫນາແຫນ້ນ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຜ້າອັດດັງ, ຄວາມສາມາດໃນການສີດແລະການແຜ່ກະຈາຍ, ຄວາມສາມາດໃນການເຮັດຊ້ໍາຂະບວນການສູງ. ຂໍ້ເສຍຂອງມັນແມ່ນວ່າອັດຕາການເຕີບໂຕຊ້າ.
ວິທີການນີ້ແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍທົ່ວໄປສໍາລັບການຜຸພັງທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ, ເຊັ່ນ: ການຜຸພັງຂອງ dielectric ປະຕູ, ການຜຸພັງຂອງຊັ້ນ buffer ບາງໆ, ຫຼືສໍາລັບການເລີ່ມຕົ້ນການຜຸພັງແລະການສິ້ນສຸດການຜຸພັງໃນລະຫວ່າງການຜຸພັງຊັ້ນ buffer ຫນາ.
(2)ຂະບວນການຜຸພັງອົກຊີເຈນທີ່ປຽກ: ໄອນ້ໍາສາມາດປະຕິບັດໂດຍກົງໃນອົກຊີເຈນ, ຫຼືມັນສາມາດໄດ້ຮັບໂດຍປະຕິກິລິຍາຂອງ hydrogen ແລະອົກຊີເຈນ. ອັດຕາການຜຸພັງສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ໂດຍການປັບອັດຕາສ່ວນຄວາມກົດດັນບາງສ່ວນຂອງ hydrogen ຫຼື vapor ນ້ໍາກັບອົກຊີເຈນ.
ໃຫ້ສັງເກດວ່າເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມປອດໄພ, ອັດຕາສ່ວນຂອງ hydrogen ກັບອົກຊີເຈນບໍ່ຄວນເກີນ 1.88: 1. ການຜຸພັງຂອງອົກຊີເຈນທີ່ປຽກແມ່ນເນື່ອງມາຈາກການມີທັງອົກຊີເຈນແລະໄອນ້ໍາໃນອາຍແກັສຕິກິຣິຍາ, ແລະໄອນ້ໍາຈະ decompose ເປັນ hydrogen oxide (HO) ໃນອຸນຫະພູມສູງ.
ອັດຕາການແຜ່ກະຈາຍຂອງ hydrogen oxide ໃນຊິລິໂຄນອອກໄຊແມ່ນໄວກວ່າອົກຊີເຈນຫຼາຍ, ສະນັ້ນອັດຕາການຜຸພັງຂອງອົກຊີເຈນທີ່ປຽກຊຸ່ມແມ່ນປະມານຫນຶ່ງຄໍາສັ່ງຂອງຂະຫນາດທີ່ສູງກວ່າອັດຕາການຜຸພັງຂອງອົກຊີທີ່ແຫ້ງ.
(3)ຂະບວນການຜຸພັງ chlorine-doped: ນອກເຫນືອໄປຈາກການຜຸພັງຂອງອົກຊີເຈນທີ່ແຫ້ງແລ້ງແບບດັ້ງເດີມແລະການຜຸພັງຂອງອົກຊີເຈນທີ່ປຽກຊຸ່ມ, ອາຍແກັສ chlorine ເຊັ່ນ hydrogen chloride (HCl), dichloroethylene DCE (C2H2Cl2) ຫຼືອະນຸພັນຂອງມັນສາມາດຖືກເພີ່ມໃສ່ອົກຊີເຈນເພື່ອປັບປຸງອັດຕາການຜຸພັງແລະຄຸນນະພາບຂອງຊັ້ນຜຸພັງ. .
ເຫດຜົນຕົ້ນຕໍສໍາລັບການເພີ່ມຂື້ນຂອງອັດຕາການຜຸພັງແມ່ນວ່າເມື່ອ chlorine ຖືກເພີ່ມສໍາລັບການຜຸພັງ, ບໍ່ພຽງແຕ່ reactant ມີ vapor ນ້ໍາທີ່ສາມາດເລັ່ງການຜຸພັງ, ແຕ່ chlorine ຍັງສະສົມຢູ່ໃກ້ກັບການໂຕ້ຕອບລະຫວ່າງ Si ແລະ SiO2. ຢູ່ໃນທີ່ປະທັບຂອງອົກຊີເຈນ, ທາດປະສົມ chlorosilicon ຖືກປ່ຽນເປັນອອກຊິລິໂຄນໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ, ເຊິ່ງສາມາດກະຕຸ້ນການຜຸພັງ.
ເຫດຜົນຕົ້ນຕໍສໍາລັບການປັບປຸງຄຸນນະພາບຂອງຊັ້ນ oxide ແມ່ນວ່າປະລໍາມະນູ chlorine ໃນຊັ້ນ oxide ສາມາດ purify ກິດຈະກໍາຂອງ sodium ions, ດັ່ງນັ້ນການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມບົກຜ່ອງ oxidation ນໍາສະເຫນີໂດຍການປົນເປື້ອນ sodium ion ຂອງອຸປະກອນແລະວັດຖຸດິບຂະບວນການ. ດັ່ງນັ້ນ, chlorine doping ແມ່ນມີສ່ວນຮ່ວມໃນຂະບວນການຜຸພັງຂອງອົກຊີເຈນທີ່ແຫ້ງທີ່ສຸດ.
2.2 ຂະບວນການແຜ່ກະຈາຍ
ການແຜ່ກະຈາຍແບບດັ້ງເດີມຫມາຍເຖິງການຖ່າຍທອດສານຈາກພື້ນທີ່ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນສູງກວ່າໄປຫາພື້ນທີ່ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຕ່ໍາຈົນກ່ວາພວກມັນຖືກແຈກຢາຍຢ່າງເທົ່າທຽມກັນ. ຂະບວນການແຜ່ກະຈາຍປະຕິບັດຕາມກົດຫມາຍຂອງ Fick. ການແຜ່ກະຈາຍສາມາດເກີດຂຶ້ນລະຫວ່າງສອງຫຼືຫຼາຍກວ່າສານ, ແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນແລະອຸນຫະພູມແຕກຕ່າງກັນລະຫວ່າງພື້ນທີ່ຕ່າງໆເຮັດໃຫ້ການແຜ່ກະຈາຍຂອງສານໄປສູ່ສະພາບສົມດຸນທີ່ເປັນເອກະພາບ.
ຫນຶ່ງໃນຄຸນສົມບັດທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດຂອງວັດສະດຸ semiconductor ແມ່ນວ່າ conductivity ຂອງມັນສາມາດປັບໄດ້ໂດຍການເພີ່ມປະເພດຕ່າງໆຫຼືຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ dopants. ໃນການຜະລິດວົງຈອນປະສົມປະສານ, ຂະບວນການນີ້ມັກຈະບັນລຸໄດ້ໂດຍຜ່ານຂະບວນການ doping ຫຼືການແຜ່ກະຈາຍ.
ອີງຕາມເປົ້າຫມາຍການອອກແບບ, ວັດສະດຸ semiconductor ເຊັ່ນຊິລິຄອນ, germanium ຫຼື III-V ທາດປະສົມສາມາດໄດ້ຮັບສອງຄຸນສົມບັດ semiconductor ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, N-type ຫຼື P-type, ໂດຍ doping ກັບ impurities ຜູ້ໃຫ້ທຶນຫຼື impurities ຮັບ.
ການ doping ເຊມິຄອນດັກເຕີສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນດໍາເນີນໂດຍຜ່ານສອງວິທີການ: ການແຜ່ກະຈາຍຫຼື ion implantation, ແຕ່ລະຄົນມີລັກສະນະຂອງຕົນເອງ:
ການແຜ່ກະຈາຍ doping ແມ່ນລາຄາແພງຫນ້ອຍ, ແຕ່ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນແລະຄວາມເລິກຂອງວັດສະດຸ doping ບໍ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ຊັດເຈນ;
ໃນຂະນະທີ່ການປູກຝັງ ion ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງລາຄາແພງ, ມັນຊ່ວຍໃຫ້ການຄວບຄຸມຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ dopant ທີ່ຊັດເຈນ.
ກ່ອນປີ 1970, ຂະຫນາດຄຸນນະສົມບັດຂອງກາຟິກວົງຈອນປະສົມປະສານແມ່ນຢູ່ໃນຄໍາສັ່ງຂອງ10μm, ແລະເຕັກໂນໂລຢີການແຜ່ກະຈາຍຄວາມຮ້ອນແບບດັ້ງເດີມຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍທົ່ວໄປສໍາລັບການ doping.
ຂະບວນການແຜ່ກະຈາຍສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອດັດແປງວັດສະດຸ semiconductor. ໂດຍການກະຈາຍສານທີ່ແຕກຕ່າງກັນເຂົ້າໄປໃນວັດສະດຸ semiconductor, ການນໍາຂອງພວກມັນແລະຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບອື່ນໆສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້.
ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ໂດຍການກະຈາຍອົງປະກອບ trivalent boron ເຂົ້າໄປໃນຊິລິໂຄນ, ເປັນ semiconductor P-type ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ; ໂດຍ doping ອົງປະກອບ pentavalent phosphorus ຫຼື arsenic, ເປັນ N-type semiconductor ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ. ເມື່ອສານ semiconductor P-type ທີ່ມີຮູຫຼາຍເຂົ້າມາພົວພັນກັບ semiconductor N-type ທີ່ມີເອເລັກໂຕຣນິກຫຼາຍ, PN junction ໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ.
ເນື່ອງຈາກຂະຫນາດຄຸນນະສົມບັດຫຼຸດລົງ, ຂະບວນການກະຈາຍ isotropic ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນໄປໄດ້ສໍາລັບ dopants ທີ່ຈະກະຈາຍໄປອີກດ້ານຫນຶ່ງຂອງຊັ້ນ oxide ໄສ້, ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມສັ້ນລະຫວ່າງພາກພື້ນທີ່ຕິດກັນ.
ຍົກເວັ້ນບາງການນໍາໃຊ້ພິເສດ (ເຊັ່ນ: ການແຜ່ກະຈາຍໃນໄລຍະຍາວເພື່ອສ້າງເປັນພື້ນທີ່ທົນທານຕໍ່ແຮງດັນສູງແຈກຢາຍຢ່າງເປັນເອກະພາບ), ຂະບວນການກະຈາຍໄດ້ຖືກທົດແທນໂດຍ ion implantation ຄ່ອຍໆ.
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນການຜະລິດເຕັກໂນໂລຢີຕ່ໍາກວ່າ 10nm, ເນື່ອງຈາກວ່າຂະຫນາດຂອງ Fin ໃນອຸປະກອນ transistor fin-ffect field (FinFET) ສາມມິຕິແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍຫຼາຍ, ການປູກຝັງ ion ຈະທໍາລາຍໂຄງສ້າງຂະຫນາດນ້ອຍຂອງມັນ. ການນໍາໃຊ້ຂະບວນການກະຈາຍແຫຼ່ງແຂງອາດຈະແກ້ໄຂບັນຫານີ້.
2.3 ຂະບວນການເຊື່ອມໂຊມ
ຂະບວນການ annealing ຍັງເອີ້ນວ່າການຫມູນວຽນຄວາມຮ້ອນ. ຂະບວນການແມ່ນເພື່ອວາງ wafer ຊິລິໂຄນໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງໃນໄລຍະເວລາທີ່ແນ່ນອນເພື່ອປ່ຽນໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກໃນດ້ານຫຼືພາຍໃນຂອງ wafer ຊິລິໂຄນເພື່ອບັນລຸຈຸດປະສົງຂະບວນການສະເພາະ.
ຕົວກໍານົດການທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດໃນຂະບວນການ annealing ແມ່ນອຸນຫະພູມແລະເວລາ. ອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນແລະເວລາດົນ, ງົບປະມານຄວາມຮ້ອນສູງຂຶ້ນ.
ໃນຂະບວນການຜະລິດວົງຈອນປະສົມປະສານຕົວຈິງ, ງົບປະມານຄວາມຮ້ອນໄດ້ຖືກຄວບຄຸມຢ່າງເຂັ້ມງວດ. ຖ້າຫາກວ່າມີຂະບວນການ annealing ຫຼາຍໃນການໄຫຼຂອງຂະບວນການ, ງົບປະມານຄວາມຮ້ອນສາມາດສະແດງອອກເປັນ superposition ຂອງການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນຫຼາຍ.
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ດ້ວຍການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຂະບວນການ, ງົບປະມານຄວາມຮ້ອນທີ່ອະນຸຍາດໃນຂະບວນການທັງຫມົດຈະກາຍເປັນຂະຫນາດນ້ອຍແລະຂະຫນາດນ້ອຍ, ນັ້ນແມ່ນ, ອຸນຫະພູມຂອງຂະບວນການຄວາມຮ້ອນຂອງອຸນຫະພູມສູງຈະຕ່ໍາແລະເວລາສັ້ນລົງ.
ປົກກະຕິແລ້ວ, ຂະບວນການ annealing ແມ່ນປະສົມປະສານກັບ ion implantation, ເງິນຝາກຮູບເງົາບາງ, ການສ້າງ silicide ໂລຫະແລະຂະບວນການອື່ນໆ. ທົ່ວໄປທີ່ສຸດແມ່ນການຫມຸນຄວາມຮ້ອນຫຼັງຈາກການປູກຝັງ ion.
implantation ion ຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ປະລໍາມະນູ substrate, ເຮັດໃຫ້ພວກເຂົາແຕກແຍກອອກຈາກໂຄງສ້າງ lattice ຕົ້ນສະບັບແລະທໍາລາຍເສັ້ນດ່າງ substrate ໄດ້. ການເຊື່ອມຄວາມຮ້ອນສາມາດສ້ອມແປງຄວາມເສຍຫາຍຂອງເສັ້ນດ່າງທີ່ເກີດຈາກການປູກຝັງຂອງ ion ແລະຍັງສາມາດຍ້າຍອະຕອມຂອງ impurity implanted ຈາກຊ່ອງຫວ່າງຂອງເສັ້ນດ່າງໄປຫາສະຖານທີ່ເສັ້ນດ່າງ, ດັ່ງນັ້ນການກະຕຸ້ນພວກມັນ.
ອຸນຫະພູມທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບການສ້ອມແປງຄວາມເສຍຫາຍຂອງເສັ້ນດ່າງແມ່ນປະມານ 500 ° C, ແລະອຸນຫະພູມທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບການກະຕຸ້ນ impurity ແມ່ນປະມານ 950 ° C. ໃນທາງທິດສະດີ, ເວລາການຫມູນວຽນດົນຂຶ້ນແລະອຸນຫະພູມສູງຂຶ້ນ, ອັດຕາການກະຕຸ້ນຂອງ impurities ສູງ, ແຕ່ງົບປະມານຄວາມຮ້ອນທີ່ສູງເກີນໄປຈະເຮັດໃຫ້ການແຜ່ກະຈາຍຂອງ impurities ຫຼາຍເກີນໄປ, ເຮັດໃຫ້ຂະບວນການບໍ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ແລະໃນທີ່ສຸດກໍ່ເຮັດໃຫ້ເກີດການເສື່ອມໂຊມຂອງອຸປະກອນແລະວົງຈອນ.
ດັ່ງນັ້ນ, ດ້ວຍການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີການຜະລິດ, ການຫມູນໃຊ້ເຕົາເຜົາໃນໄລຍະຍາວແບບດັ້ງເດີມໄດ້ຄ່ອຍໆຖືກແທນທີ່ດ້ວຍການຫມຸນຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາ (RTA).
ໃນຂະບວນການຜະລິດ, ບາງຮູບເງົາສະເພາະຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຜ່ານຂະບວນການຫມຸນຄວາມຮ້ອນຫຼັງຈາກເງິນຝາກເພື່ອປ່ຽນຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບຫຼືທາງເຄມີທີ່ແນ່ນອນຂອງຮູບເງົາ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ຮູບເງົາວ່າງກາຍເປັນຫນາແຫນ້ນ, ການປ່ຽນແປງອັດຕາການ etching ແຫ້ງຫຼືຊຸ່ມຂອງມັນ;
ຂະບວນການ annealing ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປອີກອັນຫນຶ່ງເກີດຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງການສ້າງຕັ້ງຂອງ silicide ໂລຫະ. ຮູບເງົາໂລຫະເຊັ່ນ cobalt, nickel, titanium, ແລະອື່ນໆແມ່ນ sputtered ເທິງຫນ້າດິນຂອງ silicon wafer, ແລະຫຼັງຈາກ annealing ຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາໃນອຸນຫະພູມຕ່ໍາ, ໂລຫະແລະ silicon ສາມາດປະກອບເປັນໂລຫະປະສົມ.
ໂລຫະບາງຊະນິດປະກອບເປັນໄລຍະໂລຫະປະສົມທີ່ແຕກຕ່າງກັນພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂອຸນຫະພູມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ມັນຫວັງວ່າຈະປະກອບເປັນໄລຍະໂລຫະປະສົມທີ່ມີການຕໍ່ຕ້ານການຕິດຕໍ່ຕ່ໍາແລະການຕໍ່ຕ້ານຮ່າງກາຍໃນລະຫວ່າງຂະບວນການ.
ອີງຕາມຄວາມຕ້ອງການງົບປະມານຄວາມຮ້ອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຂະບວນການ annealing ແບ່ງອອກເປັນ furnace annealing ອຸນຫະພູມສູງແລະການຫມຸນຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາ.
- ອຸນຫະພູມສູງ furnace tube annealing:
ມັນເປັນວິທີການ annealing ແບບພື້ນເມືອງທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ, ໃຊ້ເວລາການ annealing ຍາວແລະງົບປະມານສູງ.
ໃນບາງຂະບວນການພິເສດ, ເຊັ່ນ: ເຕັກໂນໂລຍີການສີດອົກຊີເຈນທີ່ໂດດດ່ຽວສໍາລັບການກະກຽມ substrates SOI ແລະຂະບວນການກະຈາຍເລິກ, ມັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ຂະບວນການດັ່ງກ່າວໂດຍທົ່ວໄປຕ້ອງການງົບປະມານຄວາມຮ້ອນທີ່ສູງຂຶ້ນເພື່ອໃຫ້ໄດ້ເສັ້ນດ່າງທີ່ສົມບູນແບບຫຼືການແຈກຢາຍຄວາມບໍ່ສະອາດທີ່ເປັນເອກະພາບ.
- ການລະບາຍຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາ:
ມັນແມ່ນຂະບວນການປຸງແຕ່ງ silicon wafers ໂດຍການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ / ຄວາມເຢັນຢ່າງໄວວາແລະທີ່ຢູ່ອາໃສສັ້ນຢູ່ໃນອຸນຫະພູມເປົ້າຫມາຍ, ບາງຄັ້ງກໍ່ເອີ້ນວ່າ Rapid Thermal Processing (RTP).
ໃນຂະບວນການສ້າງຈຸດເຊື່ອມທີ່ຕື້ນທີ່ສຸດ, ການຫມຸນຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາບັນລຸການເພີ່ມປະສິດທິພາບການປະນີປະນອມລະຫວ່າງການສ້ອມແປງຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງເສັ້ນດ່າງ, ການກະຕຸ້ນຄວາມບໍ່ສະອາດ, ແລະການຫຼຸດຜ່ອນການແຜ່ກະຈາຍຂອງຄວາມບໍ່ສະອາດ, ແລະເປັນສິ່ງທີ່ຂາດບໍ່ໄດ້ໃນຂະບວນການຜະລິດຂອງໂນດເຕັກໂນໂລຢີກ້າວຫນ້າ.
ຂະບວນການອຸນຫະພູມເພີ່ມຂຶ້ນ / ຫຼຸດລົງແລະການພັກເຊົາສັ້ນຢູ່ໃນອຸນຫະພູມເປົ້າຫມາຍຮ່ວມກັນປະກອບເປັນງົບປະມານຄວາມຮ້ອນຂອງການຫມຸນຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາ.
ການເຊື່ອມຄວາມຮ້ອນແບບໄວແບບດັ້ງເດີມມີອຸນຫະພູມປະມານ 1000 ອົງສາ C ແລະໃຊ້ເວລາວິນາທີ. ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບການຫມຸນຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາໄດ້ກາຍເປັນຄວາມເຂັ້ມງວດ, ແລະການຫມູນວຽນກະພິບ, ການຫມູນວຽນແບບຮວງຕັ້ງແຈບ, ແລະການຫມຸນດ້ວຍເລເຊີໄດ້ພັດທະນາເທື່ອລະກ້າວ, ດ້ວຍເວລາການຫມູນວຽນເຖິງ milliseconds, ແລະແມ້ແຕ່ແນວໂນ້ມທີ່ຈະພັດທະນາໄປສູ່ microseconds ແລະ sub-microseconds.
3 . ສາມອຸປະກອນຂະບວນການເຮັດຄວາມຮ້ອນ
3.1 ອຸປະກອນການແຜ່ກະຈາຍແລະການຜຸພັງ
ຂະບວນການແຜ່ກະຈາຍສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ຫຼັກການຂອງການແຜ່ກະຈາຍຄວາມຮ້ອນພາຍໃຕ້ອຸນຫະພູມສູງ (ປົກກະຕິແລ້ວ 900-1200 ℃) ເງື່ອນໄຂການລວມເອົາອົງປະກອບ impurity ເຂົ້າໄປໃນ substrate ຊິລິໂຄນໃນລະດັບຄວາມເລິກທີ່ຕ້ອງການເພື່ອໃຫ້ມີການແຜ່ກະຈາຍຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນສະເພາະໃດຫນຶ່ງ, ເພື່ອປ່ຽນຄຸນສົມບັດໄຟຟ້າຂອງ. ວັດສະດຸແລະປະກອບເປັນໂຄງສ້າງອຸປະກອນ semiconductor.
ໃນເທກໂນໂລຍີວົງຈອນປະສົມປະສານຊິລິໂຄນ, ຂະບວນການແຜ່ກະຈາຍຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຮັດໃຫ້ PN junctions ຫຼືອົງປະກອບເຊັ່ນ: resistors, capacitors, ສາຍໄຟເຊື່ອມຕໍ່ກັນ, diodes ແລະ transistors ໃນວົງຈອນປະສົມປະສານ, ແລະຍັງຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການໂດດດ່ຽວລະຫວ່າງອົງປະກອບ.
ເນື່ອງຈາກບໍ່ສາມາດຄວບຄຸມການແຜ່ກະຈາຍຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ, ຂະບວນການແຜ່ກະຈາຍໄດ້ຄ່ອຍໆຖືກທົດແທນໂດຍຂະບວນການ ion implantation doping ໃນການຜະລິດຂອງວົງຈອນປະສົມປະສານທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງ wafer ຂອງ 200 ມມແລະຂ້າງເທິງ, ແຕ່ວ່າຈໍານວນຂະຫນາດນ້ອຍຍັງຖືກນໍາໃຊ້ໃນຫນັກ. ຂະບວນການ doping.
ອຸປະກອນການແຜ່ກະຈາຍແບບດັ້ງເດີມສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນ furnaces ການແຜ່ກະຈາຍອອກຕາມລວງນອນ, ແລະຍັງມີຈໍານວນຂະຫນາດນ້ອຍຂອງ furnaces ການແຜ່ກະຈາຍຕາມແນວຕັ້ງ.
furnace ການແຜ່ກະຈາຍຕາມແນວນອນ:
ມັນເປັນອຸປະກອນການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນທີ່ໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂະບວນການແຜ່ກະຈາຍຂອງວົງຈອນປະສົມປະສານທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງ wafer ຫນ້ອຍກວ່າ 200mm. ຄຸນລັກສະນະຂອງມັນແມ່ນວ່າຮ່າງກາຍ furnace ຄວາມຮ້ອນ, ທໍ່ຕິກິຣິຍາແລະ quartz ເຮືອບັນທຸກ wafers ແມ່ນຖືກຈັດໃສ່ທັງຫມົດຕາມແນວນອນ, ສະນັ້ນມັນມີລັກສະນະຂະບວນການຂອງຄວາມສອດຄ່ອງທີ່ດີລະຫວ່າງ wafers.
ມັນບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນອຸປະກອນດ້ານຫນ້າທີ່ສໍາຄັນໃນສາຍການຜະລິດວົງຈອນປະສົມປະສານ, ແຕ່ຍັງຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການແຜ່ກະຈາຍ, oxidation, annealing, ໂລຫະປະສົມແລະຂະບວນການອື່ນໆໃນອຸດສາຫະກໍາເຊັ່ນອຸປະກອນ discrete, ອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານ, ອຸປະກອນ optoelectronic ແລະເສັ້ນໃຍ optical. .
ເຕົາແຜ່ກະຈາຍແນວຕັ້ງ:
ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຫມາຍເຖິງອຸປະກອນການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນ batch ທີ່ໃຊ້ໃນຂະບວນການວົງຈອນປະສົມປະສານສໍາລັບ wafers ທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງ 200mm ແລະ 300mm, ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກທົ່ວໄປເປັນ furnace ຕັ້ງ.
ລັກສະນະໂຄງສ້າງຂອງ furnace ການແຜ່ກະຈາຍຕາມແນວຕັ້ງແມ່ນວ່າຮ່າງກາຍ furnace ຄວາມຮ້ອນ, ທໍ່ຕິກິຣິຍາແລະເຮືອ quartz ທີ່ບັນທຸກ wafer ໄດ້ຖືກວາງໄວ້ໃນແນວຕັ້ງທັງຫມົດ, ແລະ wafer ໄດ້ຖືກວາງອອກຕາມແນວນອນ. ມັນມີຄຸນລັກສະນະຂອງຄວາມສອດຄ່ອງທີ່ດີພາຍໃນ wafer, ລະດັບອັດຕະໂນມັດສູງ, ແລະການປະຕິບັດລະບົບທີ່ຫມັ້ນຄົງ, ເຊິ່ງສາມາດຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງສາຍການຜະລິດວົງຈອນປະສົມປະສານຂະຫນາດໃຫຍ່.
ເຕົາແຜ່ກະຈາຍແນວຕັ້ງແມ່ນຫນຶ່ງໃນອຸປະກອນທີ່ສໍາຄັນໃນສາຍການຜະລິດວົງຈອນປະສົມປະສານ semiconductor ແລະຍັງຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປໃນຂະບວນການທີ່ກ່ຽວຂ້ອງໃນຂົງເຂດອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານ (IGBT) ແລະອື່ນໆ.
ເຕົາເຜົາກະຈາຍຕາມແນວຕັ້ງແມ່ນໃຊ້ໄດ້ກັບຂະບວນການຜຸພັງເຊັ່ນ: ການຜຸພັງຂອງອົກຊີແຫ້ງ, ການຜຸພັງການສັງເຄາະອົກຊີເຈນຂອງໄຮໂດເຈນ, ການຜຸພັງຂອງຊິລິຄອນ oxynitride, ແລະຂະບວນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຮູບເງົາບາງໆເຊັ່ນ: ຊິລິຄອນໄດອອກໄຊ, ໂພລີຊິລິຄອນ, ຊິລິຄອນໄນໄຣດ (Si3N4), ແລະການວາງຊັ້ນປະລໍາມະນູ.
ມັນຍັງຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປໃນຂະບວນການຫມຸນທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ, ການເຊື່ອມໂລຫະທອງແດງແລະຂະບວນການໂລຫະປະສົມ. ໃນແງ່ຂອງຂະບວນການແຜ່ກະຈາຍ, ບາງຄັ້ງ furnaces ການແຜ່ກະຈາຍແນວຕັ້ງຍັງຖືກນໍາໃຊ້ໃນຂະບວນການ doping ຢ່າງຮຸນແຮງ.
3.2 ອຸປະກອນການຫມຸນຢ່າງໄວວາ
ອຸປະກອນການປຸງແຕ່ງຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາ (RTP) ແມ່ນອຸປະກອນການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນແບບ wafer ດຽວທີ່ສາມາດເພີ່ມອຸນຫະພູມຂອງ wafer ໄດ້ໄວເຖິງອຸນຫະພູມທີ່ຕ້ອງການໂດຍຂະບວນການ (200-1300 ° C) ແລະສາມາດເຮັດໃຫ້ມັນເຢັນໄດ້ໄວ. ອັດຕາຄວາມຮ້ອນ/ຄວາມເຢັນໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນ 20-250°C/s.
ນອກເຫນືອໄປຈາກລະດັບຄວາມກ້ວາງຂອງແຫຼ່ງພະລັງງານແລະເວລາ annealing, ອຸປະກອນ RTP ຍັງມີການປະຕິບັດຂະບວນການທີ່ດີເລີດອື່ນໆ, ເຊັ່ນ: ການຄວບຄຸມງົບປະມານຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດແລະຄວາມເປັນເອກະພາບຂອງພື້ນຜິວທີ່ດີກວ່າ (ໂດຍສະເພາະສໍາລັບ wafers ຂະຫນາດໃຫຍ່), ການສ້ອມແປງຄວາມເສຍຫາຍຂອງ wafer ທີ່ເກີດຈາກ ion implantation, ແລະ. ຫຼາຍຫ້ອງສາມາດດໍາເນີນຂັ້ນຕອນຂະບວນການທີ່ແຕກຕ່າງກັນພ້ອມກັນ.
ນອກຈາກນັ້ນ, ອຸປະກອນ RTP ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ໄວແລະປ່ຽນແປງແລະປັບທາດອາຍແກັສຂອງຂະບວນການ, ດັ່ງນັ້ນຂະບວນການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນຫຼາຍສາມາດສໍາເລັດໃນຂະບວນການປິ່ນປົວຄວາມຮ້ອນດຽວກັນ.
ອຸປະກອນ RTP ຖືກນໍາໃຊ້ຫຼາຍທີ່ສຸດໃນການຫມຸນຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາ (RTA). ຫຼັງຈາກການປູກຝັງ ion, ອຸປະກອນ RTP ແມ່ນຈໍາເປັນເພື່ອສ້ອມແປງຄວາມເສຍຫາຍທີ່ເກີດຈາກ ion implantation, ກະຕຸ້ນ protons doped ແລະສະກັດກັ້ນການແຜ່ກະຈາຍ impurity ຢ່າງມີປະສິດທິຜົນ.
ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ອຸນຫະພູມສໍາລັບການສ້ອມແປງຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງ lattice ແມ່ນປະມານ 500 ° C, ໃນຂະນະທີ່ 950 ° C ແມ່ນຕ້ອງການສໍາລັບການກະຕຸ້ນປະລໍາມະນູ doped. ການກະຕຸ້ນຂອງ impurities ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບເວລາແລະອຸນຫະພູມ. ເວລາດົນຂຶ້ນແລະອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນ, ຄວາມບໍ່ສະອາດຈະຖືກກະຕຸ້ນຢ່າງເຕັມສ່ວນ, ແຕ່ມັນບໍ່ເຫມາະສົມສໍາລັບການຍັບຍັ້ງການແຜ່ກະຈາຍຂອງ impurities.
ເນື່ອງຈາກວ່າອຸປະກອນ RTP ມີລັກສະນະຂອງອຸນຫະພູມໄວຂຶ້ນ / ຫຼຸດລົງແລະໄລຍະເວລາສັ້ນ, ຂະບວນການ annealing ຫຼັງຈາກ implantation ion ສາມາດບັນລຸການເລືອກພາລາມິເຕີທີ່ດີທີ່ສຸດໃນບັນດາການສ້ອມແປງຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງເສັ້ນດ່າງ, ການກະຕຸ້ນ impurity ແລະ inhibition ການແຜ່ກະຈາຍ impurity.
RTA ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນແບ່ງອອກເປັນສີ່ປະເພດຕໍ່ໄປນີ້:
(1)Spike Annealing
ລັກສະນະຂອງມັນແມ່ນວ່າມັນສຸມໃສ່ຂະບວນການເຮັດຄວາມຮ້ອນ / ຄວາມເຢັນຢ່າງໄວວາ, ແຕ່ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວບໍ່ມີຂະບວນການຮັກສາຄວາມຮ້ອນ. ການຫມຸນແບບຮວງຕັ້ງແຈບຢູ່ໃນຈຸດອຸນຫະພູມສູງເປັນເວລາສັ້ນໆ, ແລະຫນ້າທີ່ຕົ້ນຕໍຂອງມັນແມ່ນການກະຕຸ້ນອົງປະກອບ doping.
ໃນການນໍາໃຊ້ຕົວຈິງ, wafer ເລີ່ມຮ້ອນຂຶ້ນຢ່າງໄວວາຈາກຈຸດອຸນຫະພູມສະແຕນບາຍທີ່ຫມັ້ນຄົງແລະທັນທີ cools ລົງຫຼັງຈາກເຖິງຈຸດອຸນຫະພູມເປົ້າຫມາຍ.
ນັບຕັ້ງແຕ່ເວລາການບໍາລຸງຮັກສາຢູ່ທີ່ຈຸດອຸນຫະພູມເປົ້າຫມາຍ (ie, ຈຸດອຸນຫະພູມສູງສຸດ) ແມ່ນສັ້ນຫຼາຍ, ຂະບວນການ annealing ສາມາດເຮັດໃຫ້ລະດັບຂອງການກະຕຸ້ນ impurity ສູງສຸດແລະຫຼຸດຜ່ອນລະດັບຂອງການແຜ່ກະຈາຍ impurity, ໃນຂະນະທີ່ມີຄຸນສົມບັດການສ້ອມແປງ annealing ຂໍ້ບົກພ່ອງທີ່ດີ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ສູງຂຶ້ນ. ຄຸນນະພາບການຜູກມັດແລະກະແສການຮົ່ວໄຫຼຕ່ໍາ.
Spike annealing ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂະບວນການທາງເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ຕື້ນ ultra-shallow ຫຼັງຈາກ 65nm. ຕົວກໍານົດການຂະບວນການຂອງ spike annealing ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບມີອຸນຫະພູມສູງສຸດ, ໄລຍະເວລາທີ່ຢູ່ອາໃສສູງສຸດ, ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງອຸນຫະພູມແລະການຕໍ່ຕ້ານ wafer ຫຼັງຈາກຂະບວນການ.
ເວລາທີ່ຢູ່ອາໄສສັ້ນກວ່າ, ດີກວ່າ. ມັນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຂຶ້ນກັບອັດຕາການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ / ຄວາມເຢັນຂອງລະບົບການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມ, ແຕ່ບັນຍາກາດຂອງອາຍແກັສຂະບວນການທີ່ເລືອກບາງຄັ້ງກໍ່ມີຜົນກະທົບບາງຢ່າງກ່ຽວກັບມັນ.
ຕົວຢ່າງ, helium ມີປະລິມານປະລໍາມະນູຂະຫນາດນ້ອຍແລະອັດຕາການແຜ່ກະຈາຍໄວ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາແລະເປັນເອກະພາບແລະສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກວ້າງສູງສຸດຫຼືເວລາທີ່ຢູ່ອາໄສສູງສຸດ. ເພາະສະນັ້ນ, helium ບາງຄັ້ງຖືກເລືອກເພື່ອຊ່ວຍຄວາມຮ້ອນແລະຄວາມເຢັນ.
(2)ການຫມຸນໂຄມໄຟ
ເທກໂນໂລຍີ annealing ໂຄມໄຟຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ໂຄມໄຟ Halogen ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນໃຊ້ເປັນແຫຼ່ງຄວາມຮ້ອນທີ່ເລັ່ງໄວ. ອັດຕາຄວາມຮ້ອນ / ຄວາມເຢັນສູງຂອງພວກເຂົາແລະການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມທີ່ຊັດເຈນສາມາດຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງຂະບວນການຜະລິດສູງກວ່າ 65nm.
ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ມັນບໍ່ສາມາດຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການທີ່ເຂັ້ມງວດຂອງຂະບວນການ 45nm ໄດ້ຢ່າງສົມບູນ (ຫຼັງຈາກຂະບວນການ 45nm, ເມື່ອການຕິດຕໍ່ nickel-silicon ຂອງ logic LSI ເກີດຂື້ນ, wafer ຕ້ອງໄດ້ຮັບການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາຈາກ 200 ° C ເຖິງຫຼາຍກວ່າ 1000 ° C ພາຍໃນ milliseconds, ດັ່ງນັ້ນໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວການ annealing laser ແມ່ນຈໍາເປັນ).
(3)Laser Annealing
Laser annealing ແມ່ນຂະບວນການຂອງການນໍາໃຊ້ເລເຊີໂດຍກົງເພື່ອເພີ່ມອຸນຫະພູມຂອງຫນ້າດິນຂອງ wafer ຢ່າງໄວວາຈົນກ່ວາມັນພຽງພໍທີ່ຈະລະລາຍຊິລິໂຄນໄປເຊຍກັນ, ເຮັດໃຫ້ມັນມີການກະຕຸ້ນສູງ.
ຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງ laser annealing ແມ່ນຄວາມຮ້ອນໄວທີ່ສຸດແລະການຄວບຄຸມທີ່ລະອຽດອ່ອນ. ມັນບໍ່ໄດ້ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຄວາມຮ້ອນຂອງ filament ແລະໂດຍພື້ນຖານແລ້ວບໍ່ມີບັນຫາກັບອຸນຫະພູມ lag ແລະຊີວິດຂອງ filament.
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຈາກມຸມເບິ່ງດ້ານວິຊາການ, ການຫມູນໃຊ້ເລເຊີມີບັນຫາການຮົ່ວໄຫຼແລະສານຕົກຄ້າງ, ເຊິ່ງຈະມີຜົນກະທົບທີ່ແນ່ນອນຕໍ່ການປະຕິບັດຂອງອຸປະກອນ.
(4)Flash Annealing
Flash annealing ເປັນເທກໂນໂລຍີ annealing ທີ່ໃຊ້ລັງສີທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງເພື່ອປະຕິບັດການຫມູນວຽນແບບຮວງຕັ້ງແຈບໃສ່ wafers ໃນອຸນຫະພູມ preheat ສະເພາະ.
wafer ແມ່ນ preheated ກັບ 600-800 ° C, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນ radiation ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການ irradiation ກໍາມະຈອນສັ້ນ. ໃນເວລາທີ່ອຸນຫະພູມສູງສຸດຂອງ wafer ບັນລຸອຸນຫະພູມ annealing ທີ່ກໍານົດໄວ້, radiation ຈະຖືກປິດທັນທີ.
ອຸປະກອນ RTP ຖືກນໍາໃຊ້ເພີ່ມຂຶ້ນໃນການຜະລິດວົງຈອນປະສົມປະສານແບບພິເສດ.
ນອກເຫນືອຈາກການຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂະບວນການ RTA, ອຸປະກອນ RTP ຍັງໄດ້ເລີ່ມຖືກນໍາໃຊ້ໃນການຜຸພັງຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາ, nitridation ຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາ, ການແຜ່ກະຈາຍຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາ, ການປ່ອຍອາຍພິດທາງເຄມີຢ່າງໄວວາ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການຜະລິດ silicide ໂລຫະແລະຂະບວນການ epitaxial.
———————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera ສາມາດສະຫນອງພາກສ່ວນ graphite,ອ່ອນ/ແຂງ,ຊິ້ນສ່ວນ silicon carbide,ຊິ້ນສ່ວນ silicon carbide CVD, ແລະຊິ້ນສ່ວນເຄືອບ SiC/TaCກັບຂະບວນການ semiconductor ຢ່າງເຕັມທີ່ໃນ 30 ມື້.
ຖ້າທ່ານສົນໃຈຜະລິດຕະພັນ semiconductor ຂ້າງເທິງ,ກະລຸນາຢ່າລັງເລທີ່ຈະຕິດຕໍ່ຫາພວກເຮົາໃນຄັ້ງທໍາອິດ.
ໂທ: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
ເວລາປະກາດ: 27-08-2024