1. सिंहावलोकन
ताप, जसलाई थर्मल प्रशोधन पनि भनिन्छ, उत्पादन प्रक्रियाहरूलाई बुझाउँछ जुन उच्च तापक्रममा सञ्चालन हुन्छ, सामान्यतया एल्युमिनियमको पिघलने बिन्दु भन्दा माथि।
तताउने प्रक्रिया सामान्यतया उच्च-तापमान भट्टीमा गरिन्छ र यसमा अक्सिडेशन, अशुद्धता फैलावट, र सेमीकन्डक्टर निर्माणमा क्रिस्टल दोष मर्मतको लागि एनेलिङ जस्ता प्रमुख प्रक्रियाहरू समावेश हुन्छन्।
अक्सिडेशन: यो एक प्रक्रिया हो जसमा सिलिकन वेफरलाई उच्च-तापमान तातो उपचारको लागि अक्सिजन वा पानीको भाप जस्ता अक्सिडेन्टहरूको वातावरणमा राखिन्छ, जसले सिलिकन वेफरको सतहमा रासायनिक प्रतिक्रियाको कारणले अक्साइड फिल्म बनाउँछ।
अशुद्धता प्रसार: प्रक्रिया आवश्यकताहरु अनुसार सिलिकन सब्सट्रेट मा अशुद्धता तत्वहरू परिचय गर्न उच्च तापमान अवस्था अन्तर्गत थर्मल प्रसार सिद्धान्तहरूको प्रयोगलाई बुझाउँछ, ताकि यसमा एक विशिष्ट एकाग्रता वितरण हुन्छ, जसले गर्दा सिलिकन सामग्रीको विद्युतीय गुणहरू परिवर्तन हुन्छ।
एनिलिङले आयन इम्प्लान्टेशनले गर्दा हुने जाली दोषहरू सुधार गर्न आयन इम्प्लान्टेशन पछि सिलिकन वेफरलाई तताउने प्रक्रियालाई बुझाउँछ।
त्यहाँ तीन आधारभूत प्रकारका उपकरणहरू छन् जुन अक्सिडेशन/डिफ्युजन/एनिलिङका लागि प्रयोग गरिन्छ:
- तेर्सो भट्टी;
- ठाडो भट्टी;
- द्रुत ताप भट्टी: द्रुत गर्मी उपचार उपकरण
परम्परागत ताप उपचार प्रक्रियाहरूले मुख्यतया दीर्घकालीन उच्च-तापमान उपचारलाई आयन इम्प्लान्टेशनको कारणले हुने क्षति हटाउन प्रयोग गर्दछ, तर यसको बेफाइदाहरू अपूर्ण दोष हटाउने र प्रत्यारोपित अशुद्धताहरूको कम सक्रियता दक्षता हुन्।
थप रूपमा, उच्च एनिलिङ तापक्रम र लामो समयको कारण, अशुद्धता पुन: वितरण हुने सम्भावना छ, जसले गर्दा अशुद्धताको ठूलो मात्रा फैलिन सक्छ र उथले जंक्शनहरू र साँघुरो अशुद्धता वितरणको आवश्यकताहरू पूरा गर्न असफल हुन्छ।
द्रुत थर्मल प्रशोधन (RTP) उपकरणहरू प्रयोग गरेर आयन-इम्प्लान्टेड वेफरहरूको द्रुत थर्मल एनिलिङ एक तातो उपचार विधि हो जसले सम्पूर्ण वेफरलाई एक निश्चित तापमान (सामान्यतया 400-1300 डिग्री सेल्सियस) मा धेरै छोटो समयमा तताउँछ।
फर्नेस तताउने एनिलिङको तुलनामा, यसमा कम थर्मल बजेट, डोपिङ क्षेत्रमा अशुद्धता आन्दोलनको सानो दायरा, कम प्रदूषण र छोटो प्रशोधन समयको फाइदाहरू छन्।
द्रुत थर्मल एनिलिङ प्रक्रियाले विभिन्न ऊर्जा स्रोतहरू प्रयोग गर्न सक्छ, र एनीलिंग समय दायरा धेरै फराकिलो छ (100 देखि 10-9 सेकेन्ड सम्म, जस्तै बत्ती एनिलिङ, लेजर एनिलिङ, आदि)। यसले अशुद्धता पुन: वितरणलाई प्रभावकारी रूपमा दमन गर्दा अशुद्धतालाई पूर्ण रूपमा सक्रिय गर्न सक्छ। यो हाल 200mm भन्दा बढी वेफर व्यास संग उच्च-अन्त एकीकृत सर्किट निर्माण प्रक्रियाहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।
2. दोस्रो तताउने प्रक्रिया
2.1 ओक्सीकरण प्रक्रिया
एकीकृत सर्किट निर्माण प्रक्रियामा, सिलिकन अक्साइड फिल्महरू बनाउनका लागि दुई तरिकाहरू छन्: थर्मल अक्सिडेशन र डिपोजिसन।
अक्सीकरण प्रक्रियाले थर्मल अक्सीकरणद्वारा सिलिकन वेफर्सको सतहमा SiO2 गठन गर्ने प्रक्रियालाई जनाउँछ। थर्मल अक्सिडेशन द्वारा बनाईएको SiO2 फिल्म यसको उच्च विद्युतीय इन्सुलेशन गुण र प्रक्रिया सम्भाव्यताको कारण एकीकृत सर्किट निर्माण प्रक्रियामा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।
यसको सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोगहरू निम्नानुसार छन्:
- स्क्र्याच र प्रदूषणबाट उपकरणहरू सुरक्षित गर्नुहोस्;
- चार्ज गरिएको क्यारियरहरूको क्षेत्र अलगाव सीमित गर्दै (सतह निष्क्रियता);
- गेट अक्साइड वा भण्डारण सेल संरचनाहरूमा डाइलेक्ट्रिक सामग्री;
- डोपिङमा प्रत्यारोपण मास्किङ;
- धातु प्रवाहकीय तहहरू बीचको डाइलेक्ट्रिक तह।
(१)उपकरण सुरक्षा र अलगाव
वेफर (सिलिकन वेफर) को सतहमा हुर्किएको SiO2 ले सिलिकन भित्रका संवेदनशील उपकरणहरूलाई अलग गर्न र सुरक्षा गर्न प्रभावकारी बाधा तहको रूपमा काम गर्न सक्छ।
किनकी SiO2 कडा र गैर-छिद्रयुक्त (घन) सामग्री हो, यसलाई सिलिकन सतहमा सक्रिय उपकरणहरूलाई प्रभावकारी रूपमा अलग गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। कडा SiO2 तहले सिलिकन वेफरलाई खरानी र क्षतिबाट जोगाउनेछ जुन निर्माण प्रक्रियाको क्रममा हुन सक्छ।
(२)सतह निष्क्रियता
सतह निष्क्रियता थर्मल रूपमा बढेको SiO2 को एक प्रमुख फाइदा यो छ कि यसले सिलिकनको सतह अवस्था घनत्वलाई यसको झन्झट बन्धनलाई सीमित गरेर कम गर्न सक्छ, जसलाई सतह निष्क्रियता भनिन्छ।
यसले विद्युतीय क्षरणलाई रोक्छ र नमी, आयन वा अन्य बाह्य प्रदूषकहरूको कारणले गर्दा चुहावट प्रवाहको बाटो कम गर्छ। कडा SiO2 लेयरले Si लाई स्क्र्याचहरू र प्रक्रियाको क्षतिबाट जोगाउँछ जुन पोस्ट-उत्पादनको समयमा हुन सक्छ।
Si सतहमा बढेको SiO2 तहले Si सतहमा विद्युतीय रूपमा सक्रिय दूषित पदार्थहरू (मोबाइल आयन प्रदूषण) बाँध्न सक्छ। जंक्शन उपकरणहरूको चुहावट वर्तमान नियन्त्रण गर्न र स्थिर गेट अक्साइडहरू बढ्नको लागि पनि उत्तेजित हुनु महत्त्वपूर्ण छ।
उच्च-गुणस्तरको निष्क्रियता तहको रूपमा, अक्साइड तहमा गुणस्तर आवश्यकताहरू छन् जस्तै समान मोटाई, कुनै पिनहोलहरू र शून्यहरू।
Si सतह passivation लेयरको रूपमा अक्साइड तह प्रयोग गर्ने अर्को कारक अक्साइड तहको मोटाई हो। सिलिकन सतहमा चार्ज संचयको कारणले गर्दा धातुको तहलाई चार्ज हुनबाट रोक्नको लागि अक्साइड तह पर्याप्त बाक्लो हुनुपर्छ, जुन चार्ज भण्डारण र सामान्य क्यापेसिटरहरूको ब्रेकडाउन विशेषताहरू जस्तै छ।
SiO2 सँग पनि Si मा थर्मल विस्तारको धेरै समान गुणांक छ। सिलिकन वेफरहरू उच्च तापक्रम प्रक्रियाहरूमा विस्तार हुन्छन् र चिसोको समयमा संकुचित हुन्छन्।
SiO2 ले Si को धेरै नजिकको दरमा विस्तार वा अनुबंध गर्दछ, जसले थर्मल प्रक्रियाको क्रममा सिलिकन वेफरको वार्पिङलाई कम गर्दछ। यसले फिल्म तनावको कारणले सिलिकन सतहबाट अक्साइड फिल्मको अलगावलाई पनि बचाउँछ।
(३)गेट अक्साइड डाइलेक्ट्रिक
MOS टेक्नोलोजीमा सबैभन्दा सामान्य रूपमा प्रयोग हुने र महत्त्वपूर्ण गेट अक्साइड संरचनाको लागि, एक अत्यन्त पातलो अक्साइड तह डाइलेक्ट्रिक सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। गेट अक्साइड तह र तल Si मा उच्च गुणस्तर र स्थिरताको विशेषताहरू भएकोले, गेट अक्साइड तह सामान्यतया थर्मल वृद्धि द्वारा प्राप्त गरिन्छ।
SiO2 सँग उच्च डाइलेक्ट्रिक शक्ति (107V/m) र उच्च प्रतिरोधात्मकता (लगभग 1017Ω·cm) छ।
MOS यन्त्रहरूको विश्वसनीयताको कुञ्जी गेट अक्साइड तहको अखण्डता हो। MOS उपकरणहरूमा गेट संरचनाले प्रवाहको प्रवाह नियन्त्रण गर्दछ। किनभने यो अक्साइड फिल्ड-इफेक्ट टेक्नोलोजीमा आधारित माइक्रोचिपहरूको कार्यको लागि आधार हो।
तसर्थ, उच्च गुणस्तर, उत्कृष्ट फिल्म मोटाई एकरूपता र अशुद्धता को अभाव यसको आधारभूत आवश्यकताहरू हुन्। गेट अक्साइड संरचनाको कार्यलाई घटाउन सक्ने कुनै पनि प्रदूषणलाई कडाईका साथ नियन्त्रण गरिनुपर्छ।
(४)डोपिङ बाधा
SiO2 लाई सिलिकन सतहको छनौट डोपिङको लागि प्रभावकारी मास्किङ तहको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। सिलिकन सतहमा अक्साइड तह बनेपछि, मास्कको पारदर्शी भागमा रहेको SiO2 लाई विन्डो बनाउनको लागि नक्काशी गरिन्छ जसबाट डोपिङ सामग्री सिलिकन वेफरमा प्रवेश गर्न सक्छ।
जहाँ कुनै झ्यालहरू छैनन्, त्यहाँ अक्साइडले सिलिकन सतहलाई जोगाउन सक्छ र अशुद्धताहरूलाई फैलिनबाट रोक्न सक्छ, यसरी चयनात्मक अशुद्धता प्रत्यारोपण सक्षम पार्छ।
डोपान्टहरू SiO2 मा Si को तुलनामा बिस्तारै सर्छन्, त्यसैले डोपेन्टहरू रोक्नको लागि केवल पातलो अक्साइड तह आवश्यक हुन्छ (ध्यान दिनुहोस् कि यो दर तापक्रममा निर्भर छ)।
पातलो अक्साइड तह (जस्तै, 150 Å बाक्लो) लाई आयन इम्प्लान्टेशन आवश्यक पर्ने क्षेत्रहरूमा पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ, जुन सिलिकन सतहमा हुने क्षतिलाई कम गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।
यसले च्यानलिङ प्रभावलाई कम गरेर अशुद्धता प्रत्यारोपणको समयमा जंक्शन गहिराइको राम्रो नियन्त्रणको लागि अनुमति दिन्छ। इम्प्लान्टेशन पछि, सिलिकन सतहलाई फेरि समतल बनाउन हाइड्रोफ्लोरिक एसिडको साथ अक्साइडलाई छनोटमा हटाउन सकिन्छ।
(५)धातु तहहरू बीच डाइलेक्ट्रिक तह
SiO2 ले सामान्य अवस्थामा बिजुली सञ्चालन गर्दैन, त्यसैले यो माइक्रोचिपहरूमा धातुको तहहरू बीचको प्रभावकारी इन्सुलेटर हो। SiO2 ले माथिल्लो धातु तह र तल्लो धातु तह बीचको सर्ट सर्किट रोक्न सक्छ, जस्तै तारमा इन्सुलेटरले सर्ट सर्किटहरू रोक्न सक्छ।
अक्साइडको लागि गुणस्तर आवश्यकता भनेको यो पिनहोल र भोइडबाट मुक्त हो। यो प्राय: अधिक प्रभावकारी तरलता प्राप्त गर्न डोप गरिन्छ, जसले दूषित प्रसारलाई राम्रोसँग कम गर्न सक्छ। यो सामान्यतया थर्मल बृद्धि भन्दा रासायनिक वाष्प निक्षेप द्वारा प्राप्त हुन्छ।
प्रतिक्रिया ग्याँस मा निर्भर गर्दछ, अक्सीकरण प्रक्रिया सामान्यतया विभाजित छ:
- सुक्खा अक्सिजन ओक्सीकरण: Si + O2 → SiO2;
- भिजेको अक्सिजन ओक्सीकरण: 2H2O (पानी भाप) + Si→SiO2+2H2;
- क्लोरीन-डोप गरिएको अक्सीकरण: क्लोरीन ग्यास, जस्तै हाइड्रोजन क्लोराइड (HCl), डाइक्लोरोइथिलिन DCE (C2H2Cl2) वा यसको डेरिभेटिभहरू, अक्सिजन दर र अक्साइड तहको गुणस्तर सुधार गर्न अक्सिजनमा थपिन्छ।
(१)सुक्खा अक्सिजन ओक्सीकरण प्रक्रिया: प्रतिक्रिया ग्यासमा अक्सिजन अणुहरू पहिले नै बनेको अक्साइड तहबाट फैलिन्छन्, SiO2 र Si बीचको इन्टरफेसमा पुग्छन्, Si सँग प्रतिक्रिया गर्छन्, र त्यसपछि SiO2 तह बनाउँछन्।
ड्राई अक्सिजन अक्सिडेशनद्वारा तयार गरिएको SiO2 सँग घना संरचना, एकसमान मोटाई, इन्जेक्सन र प्रसारको लागि बलियो मास्किङ क्षमता, र उच्च प्रक्रिया दोहोर्याउने क्षमता छ। यसको बेफाइदा विकास दर सुस्त छ।
यो विधि सामान्यतया उच्च गुणस्तरको अक्सीकरणको लागि प्रयोग गरिन्छ, जस्तै गेट डाइइलेक्ट्रिक ओक्सीकरण, पातलो बफर तह अक्सीकरण, वा बाक्लो बफर तह अक्सीकरणको समयमा ओक्सीकरण सुरु गर्न र समाप्त गर्ने ओक्सीकरणको लागि।
(२)गीला अक्सिजन ओक्सीकरण प्रक्रिया: पानीको बाफलाई सिधै अक्सिजनमा लैजान सकिन्छ, वा हाइड्रोजन र अक्सिजनको प्रतिक्रियाबाट प्राप्त गर्न सकिन्छ। अक्सिजन दर हाइड्रोजन वा जल वाष्प को अक्सिजन को आंशिक दबाव अनुपात समायोजन गरेर परिवर्तन गर्न सकिन्छ।
ध्यान दिनुहोस् कि सुरक्षा सुनिश्चित गर्न, हाइड्रोजन र अक्सिजनको अनुपात 1.88: 1 भन्दा बढी हुनु हुँदैन। भिजेको अक्सिजन अक्सिडेशन प्रतिक्रिया ग्याँसमा अक्सिजन र पानी वाष्प दुवैको उपस्थितिको कारण हो, र पानीको वाष्प उच्च तापक्रममा हाइड्रोजन अक्साइड (HO) मा विघटन हुनेछ।
सिलिकन अक्साइडमा हाइड्रोजन अक्साइडको प्रसार दर अक्सिजनको भन्दा धेरै छिटो हुन्छ, त्यसैले भिजेको अक्सिजन अक्साइडेशन दर ड्राई अक्सिजन अक्साइडेशन दर भन्दा परिमाणको एक अर्डर बढी हुन्छ।
(३)क्लोरीन-डोप गरिएको अक्सीकरण प्रक्रिया: परम्परागत सुख्खा अक्सिजन अक्सिडेसन र भिजेको अक्सिजन अक्सिडेसनको अतिरिक्त, क्लोरीन ग्यास, जस्तै हाइड्रोजन क्लोराइड (HCl), डिक्लोरोइथिलिन DCE (C2H2Cl2) वा यसका डेरिभेटिभहरू, अक्सिजन दर र अक्साइड तहको गुणस्तर सुधार गर्न अक्सिजनमा थप्न सकिन्छ। ।
अक्सिडेशन दरमा वृद्धि हुनुको मुख्य कारण यो हो कि जब क्लोरीनलाई अक्सीकरणको लागि थपिन्छ, रिएक्टेन्टमा पानीको वाष्प मात्र हुँदैन जसले अक्सीकरणलाई गति दिन सक्छ, तर क्लोरीन पनि Si र SiO2 बीचको इन्टरफेस नजिकै जम्मा हुन्छ। अक्सिजनको उपस्थितिमा, क्लोरोसिलिकन यौगिकहरू सजिलैसँग सिलिकन अक्साइडमा परिणत हुन्छन्, जसले अक्सिडेशनलाई उत्प्रेरित गर्न सक्छ।
अक्साइड तहको गुणस्तर सुधारको मुख्य कारण यो हो कि अक्साइड तहमा रहेको क्लोरीन परमाणुहरूले सोडियम आयनहरूको गतिविधिलाई शुद्ध गर्न सक्छ, जसले गर्दा उपकरण र कच्चा मालको प्रक्रियाको सोडियम आयन दूषित हुने अक्सिडेशन दोषहरू कम हुन्छ। यसैले, क्लोरीन डोपिङ धेरै सुख्खा अक्सिजन ओक्सीकरण प्रक्रियाहरूमा संलग्न छ।
2.2 प्रसार प्रक्रिया
परम्परागत प्रसारले उच्च एकाग्रता भएका क्षेत्रहरूबाट कम एकाग्रता भएका क्षेत्रहरूमा समान रूपमा वितरण नभएसम्म पदार्थहरूको स्थानान्तरणलाई जनाउँछ। प्रसार प्रक्रिया Fick को नियम पछ्याउँछ। फैलावट दुई वा बढी पदार्थहरू बीच हुन सक्छ, र विभिन्न क्षेत्रहरू बीच एकाग्रता र तापमान भिन्नताले पदार्थहरूको वितरणलाई समान सन्तुलन स्थितिमा पुर्याउँछ।
अर्धचालक सामग्रीहरूको सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण गुणहरू मध्ये एक यो हो कि तिनीहरूको चालकता विभिन्न प्रकारहरू वा डोपन्टहरूको सांद्रताहरू थपेर समायोजन गर्न सकिन्छ। एकीकृत सर्किट निर्माणमा, यो प्रक्रिया सामान्यतया डोपिङ वा प्रसार प्रक्रियाहरू मार्फत हासिल गरिन्छ।
डिजाइन लक्ष्यहरूमा निर्भर गर्दै, सेमिकन्डक्टर सामग्रीहरू जस्तै सिलिकन, जर्मेनियम वा III-V यौगिकहरूले दुई फरक अर्धचालक गुणहरू प्राप्त गर्न सक्छन्, N-प्रकार वा P-प्रकार, डोनर अशुद्धता वा स्वीकारकर्ता अशुद्धताहरूसँग डोपिङ गरेर।
अर्धचालक डोपिङ मुख्यतया दुई विधिहरू मार्फत गरिन्छ: प्रसार वा आयन प्रत्यारोपण, प्रत्येकको आफ्नै विशेषताहरू सहित:
डिफ्युजन डोपिङ कम महँगो छ, तर डोपिङ सामग्रीको एकाग्रता र गहिराइलाई ठीकसँग नियन्त्रण गर्न सकिँदैन;
जबकि आयन प्रत्यारोपण अपेक्षाकृत महँगो छ, यसले डोपन्ट एकाग्रता प्रोफाइलहरूको सटीक नियन्त्रणको लागि अनुमति दिन्छ।
1970s अघि, एकीकृत सर्किट ग्राफिक्स को फीचर साइज 10μm को अर्डर मा थियो, र परम्परागत थर्मल प्रसार प्रविधि सामान्यतया डोपिङ को लागी प्रयोग गरिन्थ्यो।
प्रसार प्रक्रिया मुख्यतया अर्धचालक सामग्री परिमार्जन गर्न प्रयोग गरिन्छ। विभिन्न पदार्थहरूलाई अर्धचालक सामग्रीहरूमा फैलाएर, तिनीहरूको चालकता र अन्य भौतिक गुणहरू परिवर्तन गर्न सकिन्छ।
उदाहरण को लागी, सिलिकन मा trivalent तत्व बोरन फैलाएर, एक P-प्रकार अर्धचालक गठन हुन्छ; पेन्टाभ्यालेन्ट तत्वहरू फस्फोरस वा आर्सेनिक डोपिङ गरेर, एन-टाइप अर्धचालक बनाइन्छ। जब धेरै प्वालहरू भएको P-प्रकार अर्धचालक अधिक इलेक्ट्रोनहरू भएको N-प्रकार अर्धचालकसँग सम्पर्कमा आउँछ, PN जंक्शन बनाइन्छ।
फिचर साइजहरू संकुचित हुँदै जाँदा, आइसोट्रोपिक डिफ्युजन प्रक्रियाले डोपेन्टहरूलाई शिल्ड अक्साइड तहको अर्को छेउमा फैलाउन सम्भव बनाउँछ, जसले छेउछाउका क्षेत्रहरू बीचको सर्टहरू निम्त्याउँछ।
केही विशेष प्रयोगहरू बाहेक (जस्तै समान रूपमा वितरित उच्च-भोल्टेज प्रतिरोधी क्षेत्रहरू बनाउनको लागि लामो अवधिको प्रसार), प्रसार प्रक्रिया बिस्तारै आयन प्रत्यारोपण द्वारा प्रतिस्थापित गरिएको छ।
यद्यपि, 10nm भन्दा कम टेक्नोलोजी उत्पादनमा, त्रि-आयामी फिन फिल्ड-इफेक्ट ट्रान्जिस्टर (FinFET) उपकरणमा फिनको साइज धेरै सानो भएकोले, आयन इम्प्लान्टेशनले यसको सानो संरचनालाई क्षति पुर्याउँछ। ठोस स्रोत प्रसार प्रक्रियाको प्रयोगले यो समस्या समाधान गर्न सक्छ।
2.3 गिरावट प्रक्रिया
एनिलिङ प्रक्रियालाई थर्मल एनिलिङ पनि भनिन्छ। प्रक्रिया भनेको सिलिकन वेफरलाई उच्च तापक्रमको वातावरणमा एक निश्चित अवधिको लागि सतहमा वा सिलिकन वेफरको भित्रको माइक्रोस्ट्रक्चर परिवर्तन गर्नको लागि निश्चित प्रक्रिया उद्देश्य प्राप्त गर्नको लागि राख्नु हो।
एनेलिङ प्रक्रियामा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण मापदण्डहरू तापमान र समय हुन्। जति उच्च तापक्रम र लामो समय, थर्मल बजेट उच्च हुन्छ।
वास्तविक एकीकृत सर्किट निर्माण प्रक्रियामा, थर्मल बजेट सख्त रूपमा नियन्त्रण गरिन्छ। यदि प्रक्रिया प्रवाहमा धेरै एनेलिङ प्रक्रियाहरू छन् भने, थर्मल बजेटलाई धेरै ताप उपचारहरूको सुपरपोजिसनको रूपमा व्यक्त गर्न सकिन्छ।
यद्यपि, प्रक्रिया नोडहरूको लघुकरणको साथ, सम्पूर्ण प्रक्रियामा स्वीकार्य थर्मल बजेट सानो र सानो हुन्छ, त्यो हो, उच्च-तापमान थर्मल प्रक्रियाको तापक्रम कम हुन्छ र समय छोटो हुन्छ।
सामान्यतया, annealing प्रक्रिया आयन इम्प्लान्टेशन, पातलो फिल्म जम्मा, धातु सिलिसाइड गठन र अन्य प्रक्रियाहरु संग संयुक्त छ। सबैभन्दा सामान्य आयन प्रत्यारोपण पछि थर्मल annealing छ।
आयन इम्प्लान्टेशनले सब्सट्रेट परमाणुहरूलाई असर गर्छ, जसले गर्दा तिनीहरू मूल जाली संरचनाबाट टाढा जान्छन् र सब्सट्रेट जालीलाई क्षति पुर्याउँछन्। थर्मल एनिलिङले आयन इम्प्लान्टेशनको कारणले हुने जालीको क्षतिलाई मर्मत गर्न सक्छ र प्रत्यारोपित अशुद्धता परमाणुहरूलाई जालीको खाली ठाउँबाट जाली साइटहरूमा सार्न सक्छ, जसले गर्दा तिनीहरूलाई सक्रिय बनाउँछ।
जाली क्षति मर्मतको लागि आवश्यक तापमान लगभग 500 डिग्री सेल्सियस छ, र अशुद्धता सक्रियता को लागी आवश्यक तापमान लगभग 950 डिग्री सेल्सियस छ। सैद्धान्तिक रूपमा, एनेलिङको समय जति लामो हुन्छ र तापक्रम जति बढी हुन्छ, अशुद्धताहरूको सक्रियता दर त्यति नै उच्च हुन्छ, तर धेरै उच्च थर्मल बजेटले अशुद्धताहरूको अत्यधिक प्रसारलाई निम्त्याउँछ, प्रक्रियालाई अनियन्त्रित बनाउँछ र अन्ततः यन्त्र र सर्किटको कार्यसम्पादनमा ह्रास निम्त्याउँछ।
तसर्थ, निर्माण प्रविधिको विकाससँगै, परम्परागत दीर्घकालीन फर्नेस एनिलिङलाई क्रमशः द्रुत थर्मल एनिलिङ (आरटीए) द्वारा प्रतिस्थापन गरिएको छ।
निर्माण प्रक्रियामा, फिल्मको निश्चित भौतिक वा रासायनिक गुणहरू परिवर्तन गर्न केही विशेष फिल्महरूलाई थर्मल एनिलिङ प्रक्रियाबाट गुज्रनु पर्छ। उदाहरण को लागी, एक ढीलो फिल्म घना हुन्छ, यसको सुक्खा वा भिजेको नक्काशी दर परिवर्तन;
अर्को सामान्य रूपमा प्रयोग हुने annealing प्रक्रिया धातु सिलिसाइड को गठन को समयमा हुन्छ। कोबाल्ट, निकेल, टाइटेनियम, आदि जस्ता धातु फिल्महरू सिलिकन वेफरको सतहमा थुप्रिन्छन्, र तुलनात्मक रूपमा कम तापक्रममा द्रुत थर्मल एनिलिङ पछि, धातु र सिलिकनले मिश्र धातु बनाउन सक्छ।
केही धातुहरूले विभिन्न तापमान अवस्थाहरूमा विभिन्न मिश्र धातु चरणहरू बनाउँछन्। सामान्यतया, यो प्रक्रियाको बखत कम सम्पर्क प्रतिरोध र शरीर प्रतिरोधको साथ मिश्र धातु चरण गठन गर्ने आशा गरिन्छ।
विभिन्न थर्मल बजेट आवश्यकताहरु अनुसार, annealing प्रक्रिया उच्च तापमान फर्नेस annealing र द्रुत थर्मल annealing मा विभाजित छ।
- उच्च तापमान भट्टी ट्यूब annealing:
यो उच्च तापमान, लामो annealing समय र उच्च बजेट संग एक परम्परागत annealing विधि हो।
केहि विशेष प्रक्रियाहरूमा, जस्तै SOI सब्सट्रेटहरू र गहिरो-वेल फैलावट प्रक्रियाहरू तयार गर्नका लागि अक्सिजन इन्जेक्शन अलगाव प्रविधि, यो व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। त्यस्ता प्रक्रियाहरूलाई सामान्यतया उच्च थर्मल बजेट चाहिन्छ एक उत्तम जाली वा समान अशुद्धता वितरण प्राप्त गर्न।
- द्रुत थर्मल एनिलिङ:
यो सिलिकन वेफरहरू प्रशोधन गर्ने प्रक्रिया हो जुन अत्यन्तै द्रुत तापक्रम/चिसो र लक्षित तापक्रममा छोटो बसोबास गरेर, कहिलेकाहीँ र्यापिड थर्मल प्रोसेसिंग (RTP) पनि भनिन्छ।
अल्ट्रा-शैलो जंक्शनहरू गठन गर्ने प्रक्रियामा, द्रुत थर्मल एनिलिङले जाली दोष मर्मत, अशुद्धता सक्रियता, र अशुद्धता फैलावटको न्यूनीकरण बीच एक सम्झौता अनुकूलन प्राप्त गर्दछ, र उन्नत प्रविधि नोडहरूको निर्माण प्रक्रियामा अपरिहार्य छ।
तापक्रम वृद्धि/पतन प्रक्रिया र लक्षित तापक्रममा छोटो बसाइले द्रुत थर्मल एनिलिङको थर्मल बजेट बनाउँछ।
परम्परागत द्रुत थर्मल एनिलिङको तापमान लगभग 1000 डिग्री सेल्सियस हुन्छ र सेकेन्ड लाग्छ। हालका वर्षहरूमा, द्रुत थर्मल एनिलिङका लागि आवश्यकताहरू बढ्दो रूपमा कडा हुँदै गएको छ, र फ्ल्यास एनेलिङ, स्पाइक एनिलिङ, र लेजर एनिलिङ बिस्तारै विकसित भएको छ, एनेलिङ समय मिलिसेकेन्डमा पुग्छ, र माइक्रोसेकेन्ड र उप-माइक्रोसेकेन्डहरूमा पनि विकास गर्न झुकाव हुन्छ।
३. तीन तताउने प्रक्रिया उपकरण
3.1 प्रसार र ओक्सीकरण उपकरण
प्रसार प्रक्रियाले मुख्यतया उच्च तापक्रम (सामान्यतया 900-1200 ℃) अवस्थाहरूमा थर्मल प्रसारको सिद्धान्त प्रयोग गर्दछ सिलिकन सब्सट्रेटमा अशुद्धता तत्वहरूलाई आवश्यक गहिराइमा यसलाई एक विशिष्ट एकाग्रता वितरण दिनको लागि समावेश गर्न, विद्युतीय गुणहरू परिवर्तन गर्नको लागि। सामाग्री र एक अर्धचालक उपकरण संरचना गठन।
सिलिकन इन्टिग्रेटेड सर्किट टेक्नोलोजीमा, डिफ्युजन प्रक्रिया PN जंक्शनहरू वा कम्पोनेन्टहरू जस्तै प्रतिरोधकहरू, क्यापेसिटरहरू, इन्टरकनेक्ट तारहरू, डायोडहरू र ट्रान्जिस्टरहरू एकीकृत सर्किटहरूमा बनाउन प्रयोग गरिन्छ, र कम्पोनेन्टहरू बीचको अलगावको लागि पनि प्रयोग गरिन्छ।
डोपिङ एकाग्रताको वितरणलाई सही रूपमा नियन्त्रण गर्न असक्षमताको कारण, प्रसार प्रक्रिया बिस्तारै 200 मिमी वा माथिको वेफर व्यासको साथ एकीकृत सर्किटहरूको निर्माणमा आयन इम्प्लान्टेशन डोपिङ प्रक्रियाद्वारा प्रतिस्थापन गरिएको छ, तर थोरै मात्रा अझै भारीमा प्रयोग गरिन्छ। डोपिङ प्रक्रियाहरू।
परम्परागत प्रसार उपकरणहरू मुख्यतया तेर्सो प्रसार फर्नेसहरू हुन्, र त्यहाँ थोरै संख्यामा ठाडो प्रसार भट्टीहरू पनि छन्।
तेर्सो प्रसार भट्टी:
यो 200mm भन्दा कम वेफर व्यास संग एकीकृत सर्किट को प्रसार प्रक्रिया मा व्यापक रूप देखि प्रयोग गरिन्छ गर्मी उपचार उपकरण हो। यसको विशेषताहरू तताउने फर्नेस बडी, प्रतिक्रिया ट्यूब र वेफर्स बोक्ने क्वार्ट्ज डुङ्गा सबै तेर्सो रूपमा राखिएको छ, त्यसैले यसमा वेफरहरू बीच राम्रो एकरूपताको प्रक्रिया विशेषताहरू छन्।
यो एकीकृत सर्किट उत्पादन लाइन मा एक महत्वपूर्ण फ्रन्ट-एन्ड उपकरण मात्र होइन, तर व्यापक रूपमा फैलावट, अक्सिडेशन, annealing, मिश्र धातु र अन्य प्रक्रियाहरूमा उद्योगहरू जस्तै discrete उपकरणहरू, पावर इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू, optoelectronic उपकरणहरू र अप्टिकल फाइबरहरूमा प्रयोग गरिन्छ। ।
ठाडो प्रसार भट्टी:
सामान्यतया 200mm र 300mm व्यास भएको वेफर्सका लागि एकीकृत सर्किट प्रक्रियामा प्रयोग हुने ब्याच ताप उपचार उपकरणलाई जनाउँछ, जसलाई सामान्यतया ठाडो भट्टी भनिन्छ।
ठाडो डिफ्युजन फर्नेसको संरचनात्मक विशेषताहरू तताउने फर्नेस बडी, प्रतिक्रिया ट्यूब र वेफर बोक्ने क्वार्ट्ज डुङ्गा सबै ठाडो रूपमा राखिएको छ, र वेफर तेर्सो रूपमा राखिएको छ। यसमा वेफर भित्र राम्रो एकरूपता, स्वचालनको उच्च डिग्री, र स्थिर प्रणाली प्रदर्शनको विशेषताहरू छन्, जसले ठूलो मात्रामा एकीकृत सर्किट उत्पादन लाइनहरूको आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ।
ठाडो प्रसार फर्नेस अर्धचालक एकीकृत सर्किट उत्पादन लाइन मा एक महत्वपूर्ण उपकरण हो र यो पनि सामान्यतया पावर इलेक्ट्रोनिक उपकरण (IGBT) को क्षेत्र मा सम्बन्धित प्रक्रियाहरु मा प्रयोग गरिन्छ र यस्तै।
ठाडो प्रसार भट्टी अक्सीकरण प्रक्रियाहरूमा लागू हुन्छ जस्तै ड्राई अक्सिजन अक्सीकरण, हाइड्रोजन-अक्सिजन संश्लेषण अक्सीकरण, सिलिकन अक्सिनाइट्राइड अक्सीकरण, र पातलो फिल्म वृद्धि प्रक्रियाहरू जस्तै सिलिकन डाइअक्साइड, पोलिसिलिकन, सिलिकन नाइट्राइड, र एसआईटोन लेयर डिपोजिट।
यो सामान्यतया उच्च तापमान annealing, तांबे annealing र मिश्र धातु प्रक्रियाहरूमा प्रयोग गरिन्छ। प्रसार प्रक्रियाको सन्दर्भमा, ठाडो प्रसार भट्टीहरू कहिलेकाहीँ भारी डोपिङ प्रक्रियाहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ।
3.2 द्रुत annealing उपकरण
र्यापिड थर्मल प्रोसेसिङ (RTP) उपकरण एकल-वेफर ताप उपचार उपकरण हो जसले वेफरको तापक्रमलाई प्रक्रिया (200-1300°C) द्वारा आवश्यक तापक्रममा छिटो बढाउन सक्छ र यसलाई तुरुन्तै चिसो पार्न सक्छ। ताप / शीतलन दर सामान्यतया 20-250 डिग्री सेल्सियस / सेकेन्ड हुन्छ।
ऊर्जा स्रोतहरू र एनिलिङ समयको विस्तृत दायराको अतिरिक्त, RTP उपकरणहरूमा अन्य उत्कृष्ट प्रक्रिया प्रदर्शन पनि छ, जस्तै उत्कृष्ट थर्मल बजेट नियन्त्रण र राम्रो सतह एकरूपता (विशेष गरी ठूलो आकारको वेफरहरूको लागि), आयन प्रत्यारोपणको कारण वेफर क्षतिको मरम्मत, र। धेरै कक्षहरूले एकै साथ विभिन्न प्रक्रिया चरणहरू चलाउन सक्छन्।
थप रूपमा, RTP उपकरणले लचिलो र द्रुत रूपमा प्रक्रिया ग्यासहरूलाई रूपान्तरण र समायोजन गर्न सक्छ, ताकि धेरै गर्मी उपचार प्रक्रियाहरू एउटै गर्मी उपचार प्रक्रियामा पूरा गर्न सकिन्छ।
RTP उपकरणहरू प्रायः द्रुत थर्मल एनिलिङ (आरटीए) मा प्रयोग गरिन्छ। आयन प्रत्यारोपण पछि, आरटीपी उपकरणहरू आयन प्रत्यारोपणको कारणले हुने क्षतिको मर्मत गर्न, डोपेड प्रोटोनहरू सक्रिय गर्न र अशुद्धता फैलावटलाई प्रभावकारी रूपमा रोक्न आवश्यक छ।
सामान्यतया, जाली दोषहरू मर्मत गर्नको लागि तापमान लगभग 500 डिग्री सेल्सियस हुन्छ, जबकि डोप गरिएको परमाणुहरू सक्रिय गर्न 950 डिग्री सेल्सियस आवश्यक हुन्छ। अशुद्धता को सक्रियता समय र तापमान संग सम्बन्धित छ। जति लामो समय र तापक्रम उच्च हुन्छ, अशुद्धताहरू पूर्ण रूपमा सक्रिय हुन्छन्, तर यो अशुद्धताको फैलावटलाई रोक्नको लागि अनुकूल हुँदैन।
किनभने RTP उपकरणहरूमा छिटो तापक्रम वृद्धि/पतन र छोटो अवधिको विशेषताहरू छन्, आयन इम्प्लान्टेशन पछि एनिलिङ प्रक्रियाले जाली दोष मर्मत, अशुद्धता सक्रियता र अशुद्धता फैलावट अवरोध बीच इष्टतम प्यारामिटर चयन हासिल गर्न सक्छ।
RTA लाई मुख्यतया निम्न चार वर्गमा विभाजन गरिएको छ:
(१)स्पाइक एनिलिङ
यसको विशेषता यो छ कि यसले द्रुत तताउने / शीतलन प्रक्रियामा केन्द्रित छ, तर मूल रूपमा कुनै ताप संरक्षण प्रक्रिया छैन। स्पाइक एनिलिङ धेरै छोटो समयको लागि उच्च तापक्रम बिन्दुमा रहन्छ, र यसको मुख्य कार्य डोपिङ तत्वहरू सक्रिय गर्नु हो।
वास्तविक अनुप्रयोगहरूमा, वेफर निश्चित स्थिर स्ट्यान्डबाइ तापक्रम बिन्दुबाट द्रुत रूपमा तातो हुन थाल्छ र लक्ष्य तापक्रम बिन्दुमा पुगेपछि तुरुन्तै चिसो हुन्छ।
लक्ष्य तापक्रम बिन्दुमा मर्मत समय (अर्थात, शिखर तापक्रम बिन्दु) धेरै छोटो भएकोले, एनेलिङ प्रक्रियाले अशुद्धता सक्रियताको डिग्री अधिकतम बनाउन र अशुद्धता फैलावटको डिग्रीलाई कम गर्न सक्छ, जबकि राम्रो त्रुटि एनेलिङ मर्मत विशेषताहरू भएकोले, उच्च हुन्छ। बन्धन गुणस्तर र कम चुहावट वर्तमान।
स्पाइक एनिलिङ 65nm पछि अल्ट्रा-शैलो जंक्शन प्रक्रियाहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। स्पाइक एनिलिङको प्रक्रिया मापदण्डहरूमा मुख्यतया चरम तापक्रम, शिखर बस्ने समय, तापक्रम विचलन र प्रक्रिया पछि वेफर प्रतिरोध समावेश हुन्छ।
शिखर निवास समय छोटो, राम्रो। यो मुख्यतया तापक्रम नियन्त्रण प्रणाली को तताउने / शीतलन दर मा निर्भर गर्दछ, तर चयन गरिएको प्रक्रिया ग्यास वातावरण कहिलेकाहीँ यसमा एक निश्चित प्रभाव छ।
उदाहरण को लागी, हीलियम को एक सानो परमाणु भोल्युम र एक छिटो प्रसार दर छ, जो छिटो र एकसमान गर्मी स्थानान्तरण को लागी अनुकूल छ र शिखर चौडाई वा शिखर निवास समय को कम गर्न सक्छ। तसर्थ, हिलियम कहिलेकाहीँ तताउने र चिसो गर्न मद्दत गर्न रोजिन्छ।
(२)बत्ती एनिलिङ
बत्ती annealing प्रविधि व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। हलोजन बत्तीहरू सामान्यतया द्रुत annealing गर्मी स्रोत रूपमा प्रयोग गरिन्छ। तिनीहरूको उच्च ताप / शीतलन दर र सटीक तापमान नियन्त्रणले 65nm भन्दा माथि निर्माण प्रक्रियाहरूको आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ।
यद्यपि, यसले 45nm प्रक्रियाको कडा आवश्यकताहरू पूर्ण रूपमा पूरा गर्न सक्दैन (45nm प्रक्रिया पछि, जब तर्क LSI को निकल-सिलिकन सम्पर्क हुन्छ, वेफरलाई मिलिसेकेन्ड भित्र 200°C बाट 1000°C मा तुरुन्तै तताउन आवश्यक छ, त्यसैले लेजर annealing सामान्यतया आवश्यक छ)।
(३)लेजर एनिलिङ
लेजर एनिलिङ भनेको सिलिकन क्रिस्टल पग्लाउन पर्याप्त नभएसम्म वेफरको सतहको तापक्रम छिटो बढाउन लेजर प्रयोग गर्ने प्रक्रिया हो, जसले यसलाई अत्यधिक सक्रिय बनाउँछ।
लेजर एनिलिङका फाइदाहरू अत्यन्तै छिटो ताप र संवेदनशील नियन्त्रण हुन्। यसलाई फिलामेन्ट तताउने आवश्यकता पर्दैन र तापमान ढिलाइ र फिलामेन्ट जीवनमा मूलतया कुनै समस्याहरू छैनन्।
यद्यपि, प्राविधिक दृष्टिकोणबाट, लेजर एनिलिङमा चुहावटको वर्तमान र अवशेष दोष समस्याहरू छन्, जसले उपकरणको प्रदर्शनमा पनि निश्चित प्रभाव पार्नेछ।
(४)फ्ल्यास एनिलिङ
फ्ल्यास एनिलिङ एक एनेलिङ टेक्नोलोजी हो जसले उच्च-तीव्रता विकिरण प्रयोग गर्दछ विशेष प्रिहिट तापक्रममा वेफरहरूमा स्पाइक एनिलिङ प्रदर्शन गर्न।
वेफरलाई 600-800 डिग्री सेल्सियसमा पहिले तताइन्छ, र त्यसपछि छोटो-समय पल्स विकिरणको लागि उच्च-तीव्रता विकिरण प्रयोग गरिन्छ। जब वेफरको शिखर तापमान आवश्यक एनेलिङ तापमानमा पुग्छ, विकिरण तुरुन्तै बन्द हुन्छ।
RTP उपकरणहरू बढ्दो रूपमा उन्नत एकीकृत सर्किट निर्माणमा प्रयोग गरिन्छ।
आरटीए प्रक्रियाहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिनुका साथै, आरटीपी उपकरणहरू द्रुत थर्मल अक्सिडेशन, द्रुत थर्मल नाइट्रिडेसन, द्रुत थर्मल प्रसार, द्रुत रासायनिक वाष्प निक्षेप, साथै धातु सिलिसाइड उत्पादन र एपिटेक्सियल प्रक्रियाहरूमा पनि प्रयोग गर्न थालेको छ।
————————————————————————————————————————————————— ——
सेमिसेरा प्रदान गर्न सक्छग्रेफाइट भागहरू,नरम/कठोर महसुस भयो,सिलिकन कार्बाइड पार्ट्स,CVD सिलिकन कार्बाइड पार्ट्स, रSiC/TaC लेपित भागहरू30 दिनमा पूर्ण अर्धचालक प्रक्रियाको साथ।
यदि तपाइँ माथिको अर्धचालक उत्पादनहरूमा रुचि राख्नुहुन्छ भने,कृपया हामीलाई पहिलो पटक सम्पर्क गर्न नहिचकिचाउनुहोस्।
टेलिफोन: +८६-१३३७३८८९६८३
व्हाट्सएप: +८६-१५९५७८७८१३४
Email: sales01@semi-cera.com
पोस्ट समय: अगस्ट-27-2024