1. Ümumi baxış
İstilik, həmçinin istilik emal kimi tanınan, adətən alüminiumun ərimə nöqtəsindən yüksək olan yüksək temperaturda işləyən istehsal prosedurlarına aiddir.
İstilik prosesi adətən yüksək temperaturlu sobada aparılır və yarımkeçirici istehsalında kristal qüsurlarının təmiri üçün oksidləşmə, çirkin yayılması və tavlama kimi əsas prosesləri əhatə edir.
Oksidləşmə: Silikon vaflinin yüksək temperaturda istilik müalicəsi üçün oksigen və ya su buxarı kimi oksidləşdiricilərin atmosferinə yerləşdirildiyi və silikon vaflinin səthində oksid filmi meydana gətirən kimyəvi reaksiyaya səbəb olduğu bir prosesdir.
Çirklənmə diffuziyası: emal tələblərinə uyğun olaraq silikon substrata çirk elementlərini daxil etmək üçün yüksək temperatur şəraitində istilik diffuziya prinsiplərinin istifadəsinə aiddir, beləliklə, xüsusi konsentrasiya paylanmasına malikdir və bununla da silikon materialının elektrik xüsusiyyətlərini dəyişdirir.
Tavlama ion implantasiyası nəticəsində yaranan qəfəs qüsurlarını düzəltmək üçün ion implantasiyasından sonra silikon vaflinin qızdırılması prosesinə aiddir.
Oksidləşmə/diffuziya/tavlama üçün istifadə olunan üç əsas avadanlıq növü vardır:
- Üfüqi soba;
- Şaquli soba;
- Sürətli istilik sobası: sürətli istilik müalicəsi avadanlığı
Ənənəvi istilik müalicəsi prosesləri əsasən ion implantasiyası nəticəsində yaranan zərəri aradan qaldırmaq üçün uzunmüddətli yüksək temperaturlu müalicədən istifadə edir, lakin onun çatışmazlıqları qüsurların natamam aradan qaldırılması və implantasiya edilmiş çirklərin aşağı aktivləşdirmə effektivliyidir.
Bundan əlavə, yüksək tavlama temperaturu və uzun müddətə görə, çirkin yenidən paylanması baş verə bilər ki, bu da çox miqdarda çirklərin yayılmasına səbəb olur və dayaz qovşaqların və dar çirkin paylanması tələblərinə cavab vermir.
Sürətli termal emal (RTP) avadanlığından istifadə etməklə ion implantasiya edilmiş vaflilərin sürətli termal yumşaldılması çox qısa müddətdə bütün vaflini müəyyən bir temperatura (ümumiyyətlə 400-1300°C) qədər qızdıran istilik müalicəsi üsuludur.
Ocağın qızdırılması ilə tavlama ilə müqayisədə, daha az istilik büdcəsi, dopinq sahəsində daha az çirkli hərəkət diapazonu, daha az çirklənmə və daha qısa emal müddəti üstünlüklərinə malikdir.
Sürətli termal yumşalma prosesi müxtəlif enerji mənbələrindən istifadə edə bilər və yumşalma vaxt diapazonu çox genişdir (100-dən 10-9s-ə qədər, məsələn, lampanın tavlanması, lazerlə yumşalma və s.). Çirklərin yenidən paylanmasını effektiv şəkildə yatırmaqla yanaşı, çirkləri tamamilə aktivləşdirə bilər. Hal-hazırda vafli diametrləri 200 mm-dən çox olan yüksək səviyyəli inteqral sxem istehsal proseslərində geniş istifadə olunur.
2. İkinci isitmə prosesi
2.1 Oksidləşmə prosesi
İnteqrasiya edilmiş sxemlərin istehsalı prosesində silikon oksid filmləri yaratmaq üçün iki üsul var: termal oksidləşmə və çökmə.
Oksidləşmə prosesi silikon vaflilərin səthində termal oksidləşmə ilə SiO2 əmələ gəlməsi prosesinə aiddir. İstilik oksidləşməsi nəticəsində yaranan SiO2 filmi, üstün elektrik izolyasiya xüsusiyyətlərinə və prosesin mümkünlüyünə görə inteqral sxemlərin istehsalı prosesində geniş istifadə olunur.
Onun ən vacib tətbiqləri aşağıdakılardır:
- Cihazları cızıqlardan və çirklənmədən qoruyun;
- Yüklənmiş daşıyıcıların sahə izolyasiyasının məhdudlaşdırılması (səthin passivləşməsi);
- Qapı oksidi və ya anbar hüceyrə strukturlarında dielektrik materiallar;
- Dopinqdə implant maskalanması;
- Metal keçirici təbəqələr arasında dielektrik təbəqə.
(1)Cihazın qorunması və izolyasiyası
Vaflinin (silikon vafli) səthində yetişdirilən SiO2, silikon içərisindəki həssas cihazları təcrid etmək və qorumaq üçün effektiv maneə qatı kimi xidmət edə bilər.
SiO2 sərt və məsaməli olmayan (sıx) material olduğundan, silikon səthində aktiv cihazları effektiv şəkildə təcrid etmək üçün istifadə edilə bilər. Sərt SiO2 təbəqəsi silikon vaflini istehsal prosesi zamanı baş verə biləcək cızıqlardan və zədələrdən qoruyacaq.
(2)Səthin passivləşməsi
Səthin passivasiyası Termal yolla yetişdirilən SiO2-nin əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, silisiumun sallanan bağlarını məhdudlaşdıraraq səthi vəziyyətinin sıxlığını azalda bilər ki, bu da səth passivasiyası kimi tanınır.
O, elektrik deqradasiyasının qarşısını alır və nəm, ionlar və ya digər xarici çirkləndiricilərin səbəb olduğu sızma cərəyanının yolunu azaldır. Sərt SiO2 təbəqəsi Si-ni cızıqlardan və istehsaldan sonrakı proses zamanı baş verə biləcək zədələnmələrdən qoruyur.
Si səthində böyüyən SiO2 təbəqəsi Si səthindəki elektrik aktiv çirkləndiriciləri (mobil ion çirklənməsi) bağlaya bilər. Pasivasiya qovşaq cihazlarının sızma cərəyanına nəzarət etmək və sabit qapı oksidlərinin böyüməsi üçün də vacibdir.
Yüksək keyfiyyətli passivasiya təbəqəsi olaraq, oksid təbəqəsi vahid qalınlıq, pin dəlikləri və boşluqlar kimi keyfiyyət tələblərinə malikdir.
Si səthi passivasiya təbəqəsi kimi oksid təbəqəsindən istifadə etmək üçün başqa bir amil oksid təbəqəsinin qalınlığıdır. Oksid təbəqəsi kifayət qədər qalın olmalıdır ki, adi kondansatörlərin yük saxlama və parçalanma xüsusiyyətlərinə bənzəyir, silikon səthində yük yığılması səbəbindən metal təbəqənin yüklənməsinin qarşısını alır.
SiO2 də Si ilə çox oxşar termal genişlənmə əmsalına malikdir. Silikon vafli yüksək temperatur prosesləri zamanı genişlənir və soyutma zamanı büzülür.
SiO2, Si ilə çox yaxın bir sürətlə genişlənir və ya büzülür, bu da termal proses zamanı silikon vaflinin əyilməsini minimuma endirir. Bu, həmçinin film gərginliyi səbəbindən oksid filminin silikon səthindən ayrılmasının qarşısını alır.
(3)Qapı oksidi dielektrik
MOS texnologiyasında ən çox istifadə edilən və vacib qapı oksidi quruluşu üçün dielektrik material olaraq son dərəcə nazik oksid təbəqəsi istifadə olunur. Qapı oksidi təbəqəsi və altındakı Si yüksək keyfiyyət və sabitlik xüsusiyyətlərinə malik olduğundan, qapı oksidi təbəqəsi ümumiyyətlə istilik artımı ilə əldə edilir.
SiO2 yüksək dielektrik gücünə (107V/m) və yüksək müqavimətə (təxminən 1017Ω·sm) malikdir.
MOS cihazlarının etibarlılığının açarı qapı oksidi təbəqəsinin bütövlüyüdür. MOS cihazlarında qapı quruluşu cərəyanın axınına nəzarət edir. Çünki bu oksid sahə effekti texnologiyasına əsaslanan mikroçiplərin funksiyası üçün əsasdır.
Buna görə də yüksək keyfiyyət, mükəmməl film qalınlığının vahidliyi və çirklərin olmaması onun əsas tələbləridir. Qapı oksidi strukturunun funksiyasını pisləşdirə biləcək hər hansı bir çirklənmə ciddi şəkildə nəzarət edilməlidir.
(4)Dopinq maneəsi
SiO2 silisium səthinin selektiv dopinqi üçün effektiv maskalama təbəqəsi kimi istifadə edilə bilər. Silikon səthində oksid təbəqəsi əmələ gəldikdən sonra maskanın şəffaf hissəsindəki SiO2 dopinq materialının silisium vaflisinə daxil ola biləcəyi bir pəncərə yaratmaq üçün oyulur.
Pəncərələrin olmadığı yerlərdə oksid silikon səthini qoruya və çirklərin yayılmasının qarşısını ala bilər, beləliklə, selektiv çirklərin implantasiyasına imkan verir.
Dopants SiO2-də Si ilə müqayisədə yavaş hərəkət edir, ona görə də əlavə maddələrin qarşısını almaq üçün yalnız nazik oksid təbəqəsi lazımdır (qeyd edək ki, bu sürət temperaturdan asılıdır).
Silikon səthinin zədələnməsini minimuma endirmək üçün istifadə edilə bilən nazik oksid təbəqəsi (məsələn, 150 Å qalınlığında) ion implantasiyası tələb olunan yerlərdə də istifadə edilə bilər.
O, həmçinin kanalizasiya effektini azaltmaqla çirkin implantasiyası zamanı birləşmə dərinliyinə daha yaxşı nəzarət etməyə imkan verir. İmplantasiyadan sonra oksid silisium səthini yenidən düz etmək üçün hidrofluorik turşu ilə selektiv şəkildə çıxarıla bilər.
(5)Metal təbəqələr arasında dielektrik təbəqə
SiO2 normal şəraitdə elektrik cərəyanını keçirmir, ona görə də mikroçiplərdə metal təbəqələr arasında effektiv izolyatordur. SiO2 yuxarı metal təbəqə ilə aşağı metal təbəqə arasında qısa qapanmanın qarşısını ala bilər, eynilə teldəki izolyator qısa dövrələrin qarşısını ala bilər.
Oksidin keyfiyyət tələbi onun pin dəliklərinin və boşluqların olmamasıdır. Daha effektiv axıcılıq əldə etmək üçün tez-tez aşqarlanır ki, bu da çirklənmənin yayılmasını daha yaxşı azalda bilər. Adətən istilik artımından çox kimyəvi buxarın çökməsi ilə əldə edilir.
Reaksiya qazından asılı olaraq oksidləşmə prosesi adətən aşağıdakılara bölünür:
- Quru oksigen oksidləşməsi: Si + O2→SiO2;
- Yaş oksigen oksidləşməsi: 2H2O (su buxarı) + Si→SiO2+2H2;
- Xlor qatqılı oksidləşmə: Oksidləşmə sürətini və oksid təbəqəsinin keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün oksigenə hidrogen xlorid (HCl), dikloretilen DCE (C2H2Cl2) və ya onun törəmələri kimi xlor qazı əlavə edilir.
(1)Quru oksigen oksidləşmə prosesi: Reaksiya qazındakı oksigen molekulları artıq əmələ gələn oksid təbəqəsi vasitəsilə yayılır, SiO2 və Si arasındakı interfeysə çatır, Si ilə reaksiya verir və sonra SiO2 təbəqəsi əmələ gətirir.
Quru oksigen oksidləşməsi ilə hazırlanan SiO2 sıx bir quruluşa, vahid qalınlığa, inyeksiya və diffuziya üçün güclü maskalanma qabiliyyətinə və yüksək proses təkrarlanabilirliyinə malikdir. Onun dezavantajı böyümə sürətinin yavaş olmasıdır.
Bu üsul ümumiyyətlə yüksək keyfiyyətli oksidləşmə üçün, məsələn, qapı dielektrik oksidləşməsi, nazik tampon təbəqəsinin oksidləşməsi və ya qalın tampon təbəqəsinin oksidləşməsi zamanı oksidləşmənin başlaması və oksidləşmənin dayandırılması üçün istifadə olunur.
(2)Yaş oksigen oksidləşmə prosesi: Su buxarı birbaşa oksigendə daşına bilər və ya hidrogen və oksigenin reaksiyası ilə əldə edilə bilər. Oksidləşmə dərəcəsi hidrogenin və ya su buxarının oksigenə qismən təzyiq nisbətini tənzimləməklə dəyişdirilə bilər.
Qeyd edək ki, təhlükəsizliyi təmin etmək üçün hidrogenin oksigenə nisbəti 1,88:1-dən çox olmamalıdır. Yaş oksigen oksidləşməsi reaksiya qazında həm oksigen, həm də su buxarının olması ilə əlaqədardır və su buxarı yüksək temperaturda hidrogen oksidinə (H2O) parçalanacaq.
Silikon oksiddə hidrogen oksidin diffuziya sürəti oksigendən çox daha sürətlidir, buna görə də yaş oksigen oksidləşmə sürəti quru oksigen oksidləşmə sürətindən təxminən bir dəfə yüksəkdir.
(3)Xlor qatqılı oksidləşmə prosesi: Ənənəvi quru oksigen oksidləşməsinə və yaş oksigen oksidləşməsinə əlavə olaraq, oksidləşmə sürətini və oksid təbəqəsinin keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün oksigenə hidrogen xlorid (HCl), dikloroetilen DCE (C2H2Cl2) və ya onun törəmələri kimi xlor qazı əlavə edilə bilər. .
Oksidləşmə sürətinin artmasının əsas səbəbi odur ki, oksidləşmə üçün xlor əlavə olunduqda, reaktivdə nəinki oksidləşməni sürətləndirə bilən su buxarı olur, həm də xlor Si və SiO2 arasındakı interfeys yaxınlığında toplanır. Oksigenin iştirakı ilə xlorosilikon birləşmələri asanlıqla oksidləşməni kataliz edə bilən silisium oksidinə çevrilir.
Oksid təbəqəsinin keyfiyyətinin yaxşılaşdırılmasının əsas səbəbi odur ki, oksid təbəqəsindəki xlor atomları natrium ionlarının aktivliyini təmizləyə bilir və bununla da avadanlıqların və xammalın natrium ionları ilə çirklənməsi nəticəsində yaranan oksidləşmə qüsurlarını azaldır. Buna görə də, xlor dopinqi əksər quru oksigen oksidləşmə proseslərində iştirak edir.
2.2 Diffuziya prosesi
Ənənəvi diffuziya maddələrin daha yüksək konsentrasiyalı bölgələrdən aşağı konsentrasiyalı ərazilərə bərabər paylanana qədər köçürülməsinə aiddir. Diffuziya prosesi Fick qanununa uyğun olaraq baş verir. Diffuziya iki və ya daha çox maddə arasında baş verə bilər və müxtəlif sahələr arasında konsentrasiya və temperatur fərqləri maddələrin vahid tarazlıq vəziyyətinə yayılmasına səbəb olur.
Yarımkeçirici materialların ən vacib xüsusiyyətlərindən biri, onların keçiriciliyinin müxtəlif növ və ya konsentrasiyalarda əlavə maddələr əlavə etməklə tənzimlənə bilməsidir. İnteqral sxem istehsalında bu proses adətən dopinq və ya diffuziya prosesləri vasitəsilə əldə edilir.
Dizayn məqsədlərindən asılı olaraq, silikon, germanium və ya III-V birləşmələri kimi yarımkeçirici materiallar donor çirkləri və ya qəbuledici çirkləri ilə dopinq etməklə iki fərqli yarımkeçirici xüsusiyyət əldə edə bilər, N-tipi və ya P-tipi.
Yarımkeçirici dopinq əsasən iki üsulla həyata keçirilir: diffuziya və ya ion implantasiyası, hər biri öz xüsusiyyətlərinə malikdir:
Diffuziya dopinqi daha ucuzdur, lakin dopinq materialının konsentrasiyası və dərinliyi dəqiq idarə edilə bilməz;
İon implantasiyası nisbətən bahalı olsa da, əlavə maddələrin konsentrasiyası profillərinə dəqiq nəzarət etməyə imkan verir.
1970-ci illərdən əvvəl inteqral sxem qrafikasının xüsusiyyət ölçüsü 10μm idi və ənənəvi istilik diffuziya texnologiyası ümumiyyətlə dopinq üçün istifadə olunurdu.
Diffuziya prosesi əsasən yarımkeçirici materialların dəyişdirilməsi üçün istifadə olunur. Müxtəlif maddələri yarımkeçirici materiallara yaymaqla onların keçiriciliyi və digər fiziki xassələri dəyişdirilə bilər.
Məsələn, üçvalentli bor elementini silikona yaymaqla P tipli yarımkeçirici əmələ gəlir; beşvalent elementlər olan fosfor və ya arseni dopinq etməklə N tipli yarımkeçirici əmələ gəlir. Daha çox deşikli P tipli yarımkeçirici daha çox elektronu olan N tipli yarımkeçirici ilə təmasda olduqda, PN qovşağı əmələ gəlir.
Xüsusiyyət ölçüləri kiçildikcə, izotrop diffuziya prosesi əlavə maddələrin qalxan oksid təbəqəsinin digər tərəfinə yayılmasını mümkün edir, bu da bitişik bölgələr arasında qısalmasına səbəb olur.
Bəzi xüsusi istifadələr (məsələn, vahid paylanmış yüksək gərginliyə davamlı sahələr yaratmaq üçün uzunmüddətli diffuziya) istisna olmaqla, diffuziya prosesi tədricən ion implantasiyası ilə əvəz edilmişdir.
Bununla belə, 10nm-dən aşağı texnologiya nəsilində, üçölçülü fin sahə effektli tranzistor (FinFET) cihazındakı Fin ölçüsü çox kiçik olduğundan, ion implantasiyası onun kiçik strukturunu zədələyəcək. Bərk mənbə diffuziya prosesinin istifadəsi bu problemi həll edə bilər.
2.3 Deqradasiya prosesi
Yuvlama prosesinə termal tavlama da deyilir. Proses, müəyyən bir proses məqsədinə nail olmaq üçün silikon vaflinin səthində və ya içərisində mikro quruluşunu dəyişdirmək üçün müəyyən bir müddət üçün yüksək temperatur mühitində silikon vafli yerləşdirməkdir.
Yuvlama prosesində ən kritik parametrlər temperatur və vaxtdır. Temperatur nə qədər yüksək olarsa və vaxt nə qədər uzun olarsa, istilik büdcəsi bir o qədər yüksəkdir.
Faktiki inteqral sxem istehsalı prosesində istilik büdcəsi ciddi şəkildə idarə olunur. Proses axınında çoxlu tavlama prosesləri varsa, istilik büdcəsi çoxsaylı istilik müalicəsinin superpozisiyası kimi ifadə edilə bilər.
Bununla belə, texnoloji qovşaqların miniatürləşdirilməsi ilə bütün prosesdə icazə verilən istilik büdcəsi getdikcə daha kiçik olur, yəni yüksək temperaturlu istilik prosesinin temperaturu aşağı olur və vaxt daha qısa olur.
Adətən tavlama prosesi ion implantasiyası, nazik təbəqənin çökməsi, metal silisidin əmələ gəlməsi və digər proseslərlə birləşdirilir. Ən çox yayılmış ion implantasiyasından sonra termal tavlamadır.
İon implantasiyası substrat atomlarına təsir edərək, onların orijinal qəfəs quruluşundan qopmasına və substrat qəfəsinə zərər verəcəkdir. Termal yumşalma ion implantasiyası nəticəsində yaranan qəfəs zədəsini təmir edə bilər və həmçinin implantasiya edilmiş çirkli atomları şəbəkə boşluqlarından qəfəs sahələrinə köçürərək onları aktivləşdirə bilər.
Şəbəkənin zədələnməsinin təmiri üçün tələb olunan temperatur təxminən 500°C, çirkin aktivləşməsi üçün tələb olunan temperatur isə təxminən 950°C-dir. Teorik olaraq, yumşalma müddəti nə qədər uzun olarsa və temperatur nə qədər yüksək olarsa, çirklərin aktivləşmə sürəti bir o qədər yüksək olar, lakin çox yüksək istilik büdcəsi çirklərin həddindən artıq yayılmasına gətirib çıxaracaq, prosesi idarəolunmaz hala gətirəcək və nəticədə cihazın və dövrə performansının pisləşməsinə səbəb olacaqdır.
Buna görə də, istehsal texnologiyasının inkişafı ilə ənənəvi uzunmüddətli soba tavlaması tədricən sürətli termal tavlama (RTA) ilə əvəz edilmişdir.
İstehsal prosesində bəzi xüsusi filmlər filmin müəyyən fiziki və ya kimyəvi xüsusiyyətlərini dəyişdirmək üçün çökdürüldükdən sonra termal yumşalma prosesindən keçməlidir. Məsələn, boş bir film sıx olur, quru və ya yaş aşındırma dərəcəsini dəyişir;
Digər tez-tez istifadə edilən yumşalma prosesi metal silisidin əmələ gəlməsi zamanı baş verir. Kobalt, nikel, titan və s. kimi metal filmlər silikon vaflinin səthinə səpilir və nisbətən aşağı temperaturda sürətli termal yumşalmadan sonra metal və silikon bir ərinti əmələ gətirə bilər.
Müəyyən metallar müxtəlif temperatur şəraitində müxtəlif ərinti fazaları əmələ gətirir. Ümumiyyətlə, proses zamanı daha az təmas müqaviməti və bədən müqaviməti ilə bir ərinti fazasının meydana gəlməsi ümid edilir.
Müxtəlif istilik büdcə tələblərinə görə, tavlama prosesi yüksək temperaturlu soba tavlama və sürətli termal tavlamaya bölünür.
- Yüksək temperaturlu soba borularının tavlanması:
Yüksək temperatur, uzun tavlama müddəti və yüksək büdcə ilə ənənəvi tavlama üsuludur.
Bəzi xüsusi proseslərdə, məsələn, SOI substratlarının hazırlanması üçün oksigen injection izolyasiya texnologiyası və dərin quyuların diffuziya prosesləri, geniş istifadə olunur. Bu cür proseslər mükəmməl bir qəfəs və ya vahid çirk paylanması əldə etmək üçün ümumiyyətlə daha yüksək istilik büdcəsi tələb edir.
- Sürətli termal yumşalma:
Bu, son dərəcə sürətli istilik/soyutma və hədəf temperaturda qısa müddətə saxlama yolu ilə silikon vaflilərin emalı prosesidir, bəzən Sürətli Termal Emal (RTP) adlanır.
Ultra dayaz qovşaqların formalaşması prosesində sürətli termal yumşalma şəbəkə qüsurlarının təmiri, çirklərin aktivləşdirilməsi və çirklərin yayılmasının minimuma endirilməsi arasında kompromis optimallaşdırmaya nail olur və qabaqcıl texnologiya qovşaqlarının istehsal prosesində əvəzolunmazdır.
Temperaturun yüksəlməsi/düşməsi prosesi və hədəf temperaturda qısa müddət ərzində birlikdə sürətli termal yumşalmanın termal büdcəsini təşkil edir.
Ənənəvi sürətli termal tavlama təxminən 1000°C temperatura malikdir və saniyə çəkir. Son illərdə sürətli termal yumşalma üçün tələblər getdikcə daha sərtləşdi və flaş tavlama, sünbüllə tavlama və lazerlə tavlama tədricən inkişaf etdi, yumşalma müddətləri millisaniyələrə çatdı və hətta mikrosaniyələrə və submikrosaniyələrə doğru inkişaf etməyə meylli oldu.
3 . Üç istilik texnoloji avadanlıq
3.1 Diffuziya və oksidləşmə avadanlığı
Diffuziya prosesi əsasən yüksək temperaturda (adətən 900-1200 ℃) istilik diffuziya prinsipindən istifadə edərək, çirk elementlərini silisium substratına lazımi dərinlikdə daxil edərək, ona xüsusi konsentrasiya paylaması verir, bunun nəticəsində çiləyin elektrik xüsusiyyətlərini dəyişdirir. material və yarımkeçirici cihaz quruluşunu əmələ gətirir.
Silikon inteqral sxem texnologiyasında diffuziya prosesi PN qovşaqları və ya rezistorlar, kondansatörlər, inteqrasiya edilmiş naqillər, diodlar və tranzistorlar kimi komponentlər yaratmaq üçün istifadə olunur və komponentlər arasında izolyasiya üçün də istifadə olunur.
Dopinq konsentrasiyasının paylanmasına dəqiq nəzarət etmək mümkün olmadığı üçün diffuziya prosesi tədricən 200 mm və daha yuxarı diametrli vafli diametrli inteqral sxemlərin istehsalında ion implantasiyası dopinq prosesi ilə əvəz edilmişdir, lakin kiçik bir miqdar hələ də ağır metallarda istifadə olunur. dopinq prosesləri.
Ənənəvi diffuziya avadanlıqları əsasən üfüqi diffuziya sobalarıdır və az sayda şaquli diffuziya sobaları da var.
Üfüqi diffuziya sobası:
Bu vafli diametri 200 mm-dən az olan inteqral sxemlərin diffuziya prosesində geniş istifadə olunan istilik müalicəsi avadanlığıdır. Onun xüsusiyyətləri ondan ibarətdir ki, isitmə sobasının gövdəsi, reaksiya borusu və vafliləri daşıyan kvars qayıq hamısı üfüqi şəkildə yerləşdirilir, buna görə də vaflilər arasında yaxşı vahidlik proses xüsusiyyətlərinə malikdir.
Bu, yalnız inteqral sxem istehsal xəttindəki vacib ön avadanlıqlardan biri deyil, həm də diskret cihazlar, güc elektron cihazları, optoelektronik cihazlar və optik liflər kimi sənayelərdə diffuziya, oksidləşmə, tavlama, ərintilər və digər proseslərdə geniş istifadə olunur. .
Şaquli diffuziya sobası:
Ümumiyyətlə şaquli soba kimi tanınan diametri 200 mm və 300 mm olan vaflilər üçün inteqral sxem prosesində istifadə olunan toplu istilik müalicəsi avadanlığına aiddir.
Şaquli diffuziya sobasının struktur xüsusiyyətləri ondan ibarətdir ki, qızdırıcı sobanın gövdəsi, reaksiya borusu və vaflini daşıyan kvars qayıq hamısı şaquli, vafli isə üfüqi şəkildə yerləşdirilir. Geniş miqyaslı inteqral sxem istehsal xətlərinin ehtiyaclarını ödəyə bilən vafli içərisində yaxşı vahidlik, yüksək avtomatlaşdırma dərəcəsi və sabit sistem performansı xüsusiyyətlərinə malikdir.
Şaquli diffuziya sobası yarımkeçirici inteqral sxem istehsal xəttində vacib avadanlıqlardan biridir və həmçinin güc elektron cihazları (IGBT) və s. sahələrdə əlaqəli proseslərdə geniş istifadə olunur.
Şaquli diffuziya sobası quru oksigen oksidləşməsi, hidrogen-oksigen sintezinin oksidləşməsi, silisium oksinitridin oksidləşməsi və silikon dioksid, polisilikon, silisium nitridi (Si3N4) və atom təbəqəsinin çökməsi kimi nazik təbəqənin böyüməsi prosesləri kimi oksidləşmə proseslərinə tətbiq olunur.
O, həmçinin yüksək temperaturda tavlama, mis tavlama və ərinti proseslərində istifadə olunur. Diffuziya prosesi baxımından şaquli diffuziya sobaları bəzən ağır dopinq proseslərində də istifadə olunur.
3.2 Sürətli tavlama avadanlığı
Rapid Thermal Processing (RTP) avadanlığı vaflinin temperaturunu prosesin tələb etdiyi temperatura (200-1300°C) tez qaldıra bilən və onu tez bir zamanda soyuda bilən tək vafli istilik müalicəsi avadanlığıdır. İstilik/soyutma sürəti ümumiyyətlə 20-250°C/s təşkil edir.
Geniş çeşidli enerji mənbələri və yumşalma müddətinə əlavə olaraq, RTP avadanlığı əla istilik büdcəsinə nəzarət və daha yaxşı səth vahidliyi (xüsusilə böyük ölçülü vaflilər üçün), ion implantasiyası nəticəsində yaranan vafli zədələri təmir etmək və digər əla proses performanslarına malikdir. birdən çox kamera eyni vaxtda müxtəlif proses addımlarını yerinə yetirə bilər.
Bundan əlavə, RTP avadanlığı çevik və tez texnoloji qazları çevirə və tənzimləyə bilər ki, eyni istilik müalicəsi prosesində bir neçə istilik müalicəsi prosesi tamamlana bilsin.
RTP avadanlığı ən çox sürətli termal tavlamada (RTA) istifadə olunur. İon implantasiyasından sonra RTP avadanlığı ion implantasiyası nəticəsində yaranan zədələri təmir etmək, qatqılı protonları aktivləşdirmək və çirkin yayılmasını effektiv şəkildə maneə törətmək üçün lazımdır.
Ümumiyyətlə, qəfəs qüsurlarının təmiri üçün temperatur təxminən 500°C-dir, aşqarlanmış atomları aktivləşdirmək üçün isə 950°C tələb olunur. Çirklərin aktivləşməsi vaxt və temperaturla bağlıdır. Vaxt nə qədər uzun olarsa və temperatur nə qədər yüksək olarsa, çirklər bir o qədər tam aktivləşər, lakin bu, çirklərin yayılmasının qarşısını almağa imkan vermir.
RTP avadanlığı sürətli temperatur artımı/düşməsi və qısa müddət xüsusiyyətlərinə malik olduğundan, ion implantasiyasından sonra yumşalma prosesi qəfəs qüsurlarının təmiri, çirkin aktivləşdirilməsi və çirkin yayılmasının qarşısının alınması arasında optimal parametr seçiminə nail ola bilər.
RTA əsasən aşağıdakı dörd kateqoriyaya bölünür:
(1)Sünbüllərin yumşaldılması
Onun xarakterik cəhəti ondan ibarətdir ki, o, sürətli isitmə/soyutma prosesinə diqqət yetirir, lakin əsasən istilik qorunması prosesi yoxdur. Sünbüllərin yumşaldılması yüksək temperatur nöqtəsində çox qısa müddətə qalır və onun əsas funksiyası dopinq elementlərini aktivləşdirməkdir.
Faktiki tətbiqlərdə vafli müəyyən sabit gözləmə temperaturu nöqtəsindən sürətlə qızmağa başlayır və hədəf temperatur nöqtəsinə çatdıqdan sonra dərhal soyuyur.
Hədəf temperatur nöqtəsində (yəni, pik temperatur nöqtəsində) texniki xidmət müddəti çox qısa olduğundan, yumşalma prosesi çirkin aktivləşmə dərəcəsini maksimuma çatdıra və çirkin diffuziya dərəcəsini minimuma endirə bilər, eyni zamanda yaxşı qüsurlu yumşalma təmiri xüsusiyyətlərinə malikdir və nəticədə daha yüksək nəticə əldə edilir. yapışdırma keyfiyyəti və aşağı sızma cərəyanı.
Sünbüllü tavlama 65nm-dən sonra ultra dayaz qovşaq proseslərində geniş istifadə olunur. Sünbüllü tavlamanın proses parametrlərinə əsasən pik temperatur, pik qalma müddəti, temperatur fərqi və prosesdən sonra vafli müqavimət daxildir.
Pik qalma müddəti nə qədər qısa olsa, bir o qədər yaxşıdır. Bu, əsasən, temperatur nəzarət sisteminin isitmə/soyutma sürətindən asılıdır, lakin seçilmiş proses qaz atmosferi də bəzən ona müəyyən təsir göstərir.
Məsələn, helium kiçik bir atom həcminə və sürətli diffuziya sürətinə malikdir, bu da sürətli və vahid istilik ötürülməsi üçün əlverişlidir və pik eni və ya pik qalma müddətini azalda bilər. Buna görə də, helium bəzən istilik və soyutmaya kömək etmək üçün seçilir.
(2)Lampanın yumşaldılması
Lampanın tavlanması texnologiyası geniş istifadə olunur. Halojen lampalar ümumiyyətlə sürətli tavlama istilik mənbələri kimi istifadə olunur. Onların yüksək istilik/soyutma dərəcələri və dəqiq temperatur nəzarəti 65nm-dən yuxarı istehsal proseslərinin tələblərinə cavab verə bilər.
Bununla belə, o, 45nm prosesinin ciddi tələblərinə tam cavab verə bilməz (45nm prosesdən sonra, LSI məntiqinin nikel-silikon təması meydana gəldikdə, vafli milli saniyələr ərzində 200°C-dən 1000°C-yə qədər sürətlə qızdırmaq lazımdır, buna görə də ümumiyyətlə lazer tavlama tələb olunur).
(3)Lazerlə yumşalma
Lazerlə yumşalma, silikon kristalını əritmək üçün kifayət edənə qədər vaflinin səthinin temperaturunu tez bir zamanda artırmaq üçün lazerdən birbaşa istifadə edərək onu yüksək aktivləşdirmə prosesidir.
Lazer tavlamanın üstünlükləri son dərəcə sürətli qızdırma və həssas nəzarətdir. Filamentin istiləşməsini tələb etmir və əsasən temperaturun ləngiməsi və filament ömrü ilə bağlı heç bir problem yoxdur.
Bununla belə, texniki nöqteyi-nəzərdən lazer tavlamasında sızma cərəyanı və qalıq qüsur problemləri var ki, bu da cihazın işinə müəyyən təsir göstərəcək.
(4)Flaş qızartması
Flash tavlama xüsusi bir əvvəlcədən qızdırma temperaturunda vaflilərdə sünbüllü tavlamanı həyata keçirmək üçün yüksək intensivlikli radiasiyadan istifadə edən yumşalma texnologiyasıdır.
Vafli əvvəlcədən 600-800°C-yə qədər qızdırılır, sonra isə qısamüddətli impuls şüalanması üçün yüksək intensivlikli şüalanma istifadə olunur. Gofretin pik temperaturu lazımi tavlama temperaturuna çatdıqda, radiasiya dərhal söndürülür.
RTP avadanlığı təkmil inteqral sxem istehsalında getdikcə daha çox istifadə olunur.
RTA proseslərində geniş istifadə olunmaqla yanaşı, RTP avadanlığı sürətli termal oksidləşmə, sürətli termal nitridləşmə, sürətli termal diffuziya, sürətli kimyəvi buxar çökdürmə, həmçinin metal silisidlərin əmələ gəlməsi və epitaksial proseslərdə də istifadə olunmağa başlamışdır.
——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————— ——
Semicera təmin edə bilərqrafit hissələri,yumşaq/sərt hiss,silisium karbid hissələri,CVD silisium karbid hissələri, vəSiC/TaC örtüklü hissələr30 gün ərzində tam yarımkeçirici prosesi ilə.
Yuxarıdakı yarımkeçirici məhsullarla maraqlanırsınızsa,ilk dəfə bizimlə əlaqə saxlamaqdan çəkinməyin.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Göndərmə vaxtı: 27 avqust 2024-cü il