Kort introduktion av snabb termisk glödgning

Snabb termisk glödgning (förkortat RTA eller RTP) är en snabb termisk bearbetningsteknik inom halvledartillverkning. Dess kärnprincip är att snabbt värma skivans yta med hjälp av en strålningsvärmekälla med hög intensitet (såsom halogenlampor, lasrar, blixtlampor, etc.), värma skivan till den höga måltemperaturen på extremt kort tid (sekunder eller millisekunder), följt av en snabb nedkylningsprocess.

Huvudtyper av glödgningsprocesser

Driven av efterfrågan på allt kortare glödgningstid i avancerade tillverkningsnoder, har en komplett portfölj av glödgningsteknologier utvecklats, med bearbetningstiden skalas ned sekventiellt från sekunder till millisekunder och ytterligare till mikrosekunder.

1. Blötlägg snabb termisk glödgning

Traditionell RTA-process med 1 ~ 30 sekunders uppehåll vid topptemperatur.

2. Spike snabb termisk glödgning

Wafers når topptemperatur (~1050°C) med försumbar uppehåll under sekund innan omedelbar kylning; den vanliga processen för bildning av ultragrunda korsningar.

3. Blixtlampsglödgning

Intensiv blixt i millisekundskala från båglampor värmer omedelbart bara skivans yta samtidigt som bulksubstratet hålls kallt.

4.Laser spik glödgning

Den skanande laserstrålen levererar lokaliserad uppvärmning från mikrosekund till millisekund begränsad till det översta kiselskiktet. Den ger den lägsta termiska budgeten, högsta effektiviteten för aktivering av dopmedel och de grundaste möjliga korsningarna.

---

Varför krävs snabb termisk glödgning efter jonimplantation?

Jonimplantation är en aggressiv bombarderingsprocess som förlitar sig på högenergijoner för att träffa kiselskivor för att fullborda dopningen, vilket kommer att orsaka allvarlig skada på skivan och resultera i två kritiska defekter som endast kan lösas via glödgningsprocessen.

1. Dopanter upptar felaktiga gitterplatser

För att dopningsatomer (bor, fosfor, arsenik) ska generera fria laddningsbärare (hål eller elektroner), måste de ockupera substitutionella gitterställen och ersätta inhemska kiselatomer. Omedelbart efter implantationen fastnar dock de flesta dopämnen i interstitiell position. Dessa interstitiella dopämnen är elektriskt inaktiva och kan inte bidra med några bärare till ledning. Glödgning ger termisk energi för att driva interstitiellt dopmedel att migrera till substitutionsställen, vilket på så sätt uppnår verklig "dopantaktivering" och förvandlar dem till funktionella donatorer eller acceptorer. Dopmedlets aktiveringshastighet styr direkt arkresistansen hos det dopade skiktet.

2. Gallerstrukturen är allvarligt skadad

Högdosjonimplantation stör det ordnade kristallgittret på skivans yta och kan till och med leda till amorfisering: det ursprungligen väljusterade enkristallkislet omvandlas till ett oordnat glasliknande amorft kiselskikt. Glödgning gör att detta amorfa kiselskikt kan växa tillbaka till en enda kristall med det intakta underliggande kiselet som mall. Denna process kallas fastfas epitaxiell omkristallisation (SPER).

Varför måste glödgningsprocessen vara "snabb"?

Om högtemperaturbehandling är obligatorisk, varför inte använda konventionella ugnar för långvarig uppvärmning istället för snabb termisk glödgningsbearbetning? Anledningen är att höga temperaturer inte bara aktiverar föroreningar utan också får dem att diffundera inåt, vilket gör korsningen djupare. Avancerade halvledarenheter kräver ultragrunda korsningar (USJ), ju grundare korsningen är, desto bättre.

Dopantdiffusionsavståndet bestäms av den termiska budgeten, definierad av formeln:

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

D = dopämnes diffusionskoefficient (stiger exponentiellt med temperaturen)

t = uppehållstid vid hög temperatur

Högre temperaturer och längre termiska uppehållstider leder båda till djupare korsningar, vilket skapar en grundläggande kompromiss: tillräckligt hög temperatur är nödvändig för fullständig aktivering av dopmedel, men ändå krävs minimal uppvärmningstid för att undertrycka korsningsfördjupning.

Den enda hållbara lösningen är snabb rampning till topptemperatur följt av omedelbar kylning, vilket begränsar exponering vid hög temperatur till ett ultrakort fönster. Detta är kärnfördelen med snabb termisk glödgning jämfört med konventionell ugnsvärmebehandling: temperaturcykling i andra eller till och med millisekundskala minimerar den totala termiska budgeten.

Semicorex erbjuder hög kvalitetRTP/RTA waferbärareutifrån kundernas behov. Om du har några frågor eller behöver ytterligare information, tveka inte att kontakta oss.

Kontakta telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com