Kiire termilise lõõmutamise lühitutvustus

Kiire termiline lõõmutamine (lühendatult RTA või RTP) on kiire termilise töötlemise tehnoloogia pooljuhtide valmistamisel. Selle põhiprintsiibiks on vahvli pinna kiire kuumutamine suure intensiivsusega kiirgava soojusallika (nagu halogeenlambid, laserid, välklambid jne) abil, kuumutades vahvli ülilühikese ajaga (sekundites või millisekundites) soovitud kõrge temperatuurini, millele järgneb kiire jahutusprotsess.

Lõõmutamisprotsesside peamised tüübid

Ajendatuna nõudlusest üha lühemate lõõmutamise kestuste järele täiustatud tootmissõlmedes, on välja töötatud täielik lõõmutamistehnoloogiate portfell, kusjuures töötlemisaega vähendatakse järjestikku sekunditest millisekunditesse ja mikrosekunditesse.

1. Leota kiire termiline lõõmutamine

Traditsiooniline RTA protsess, mille maksimaalne temperatuur püsib 1–30 sekundit.

2. Spike kiire termiline lõõmutamine

Vahvlid saavutavad tipptemperatuuri (~1050 °C) tühise sekundi jooksul enne kohest jahutamist; ülimadala ristmiku moodustamise põhiprotsess.

3. Välklambi lõõmutamine

Kaarlampide intensiivne millisekundi skaala välk soojendab hetkega ainult vahvli pinda, hoides samal ajal põhimaterjali jahedana.

4.Laser spike anniilimine

Skaneeriv laserkiir pakub mikrosekundi-millisekundilist lokaliseeritud kuumutamist, mis on piiratud ülemise ränikihiga. See tagab madalaima soojuseelarve, kõrgeima lisandi aktiveerimise efektiivsuse ja võimalikult madalad ristmikud.

---

Miks on pärast ioonide implanteerimist vaja kiiret termilist lõõmutamist?

Ioonide implanteerimine on agressiivne pommitamisprotsess, mis põhineb suure energiaga ioonidel, mis löövad räniplaadid dopingu lõpuni, mis põhjustab vahvlile tõsiseid kahjustusi ja toob kaasa kaks kriitilist defekti, mida saab lahendada ainult lõõmutamisprotsessiga.

1. Lisandid hõivavad sobimatuid võrekohti

Selleks, et lisandiaatomid (boor, fosfor, arseen) saaksid tekitada vabu laengukandjaid (auke või elektrone), peavad need hõivama asendusvõre saite, asendades natiivsed räni aatomid. Vahetult pärast implanteerimist jääb enamik dopante siiski interstitsiaalsetesse kohtadesse lõksu. Need interstitsiaalsed lisandid on elektriliselt mitteaktiivsed ega saa juhtivusse kaasa aidata kandjaid. Lõõmutamine annab soojusenergiat, et suunata interstitsiaalsed lisandid migreeruma asenduskohtadesse, saavutades seeläbi tõelise lisandi aktiveerimise ja muutes need funktsionaalseteks doonoriteks või aktseptoriteks. Legendi aktiveerimismäär reguleerib otseselt legeeritud kihi lehekindlust.

2. Võre struktuur on tugevalt kahjustatud

Suure annusega ioonide implanteerimine rikub vahvlipinna korrastatud kristallvõre ja võib isegi viia amorfiseerumiseni: algselt hästi joondatud ühekristalliline räni muundub korrastamata klaasitaoliseks amorfseks ränikihiks. Lõõmutamine võimaldab seda amorfset ränikihti kasvatada tagasi monokristalliks, kasutades mallina tervet all olevat räni. Seda protsessi nimetatakse tahkefaasiliseks epitaksiaalseks ümberkristallimiseks (SPER).

Miks peab lõõmutamisprotsess olema "kiire"?

Kui kõrgtemperatuuriline töötlemine on kohustuslik, siis miks mitte kasutada kiire termilise lõõmutamise asemel pikaajaliseks kuumutamiseks tavalisi ahjusid? Põhjus on selles, et kõrged temperatuurid mitte ainult ei aktiveeri lisandeid, vaid põhjustavad ka nende sissepoole hajumist, muutes ristmiku sügavamaks. Täiustatud pooljuhtseadmed nõuavad ülimadalaid ristmikke (USJ), mida madalam on ristmik, seda parem.

Dopandi difusioonikauguse määrab soojuseelarve, mis on määratletud järgmise valemiga:

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

D = lisandi difusioonikoefitsient (tõuseb temperatuuri tõustes eksponentsiaalselt)

t = viibimisaeg kõrgel temperatuuril

Kõrgemad temperatuurid ja pikemad termilised viivitusajad toovad mõlemad kaasa sügavamad ristmikud, luues põhimõttelise kompromissi: lisandi täielikuks aktiveerimiseks on vajalik piisavalt kõrge temperatuur, kuid ristmiku süvenemise tõkestamiseks on vaja minimaalset kuumutamise kestust.

Ainus elujõuline lahendus on kiire tipptemperatuuri tõus, millele järgneb kohene jahutamine, piirates kõrge temperatuuriga kokkupuudet ülilühikese aknaga. See on kiire termilise lõõmutamise põhieelis tavapärase ahjuküttega töötlemise ees: teise või isegi millisekundi skaala temperatuuritsüklid minimeerivad üldise soojuseelarve.

Semicorex pakub kõrget kvaliteetiRTP/RTA vahvlikandjadlähtudes klientide vajadustest. Kui teil on küsimusi või vajate lisateavet, võtke meiega kindlasti ühendust.

Kontakttelefon # +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com