Scurtă introducere a recoacerii termice rapide

Recoacere termică rapidă (abreviată ca RTA sau RTP) este o tehnologie de procesare termică rapidă în fabricarea semiconductorilor. Principiul său de bază este de a încălzi rapid suprafața plachetei folosind o sursă de căldură radiantă de mare intensitate (cum ar fi lămpi cu halogen, lasere, lămpi bliț etc.), încălzirea plachetei la temperatura ridicată țintă într-un timp extrem de scurt (secunde sau milisecunde), urmată de un proces rapid de răcire.

Principalele tipuri de procese de recoacere

Impulsat de cererea pentru durate de recoacere din ce în ce mai scurte în nodurile de producție avansate, a fost dezvoltat un portofoliu complet de tehnologii de recoacere, cu timpul de procesare redus secvențial de la secunde la milisecunde și mai departe la microsecunde.

1. Înmuiați recoacere termică rapidă

Proces tradițional RTA cu timp de 1 ~ 30 de secunde la temperatura de vârf.

2. Spike recoacere termică rapidă

Napolitanele ating temperatura de vârf (~1050°C) cu o durată neglijabilă de sub secundă înainte de răcirea imediată; procesul principal de formare a joncțiunilor ultra-profundate.

3. Recoacere lampa flash

Flash intens la scară de milisecunde de la lămpile cu arc încălzește instantaneu doar suprafața plachetei, păstrând în același timp substratul rece.

4. Recoacere cu vârf cu laser

Raza laser de scanare oferă o încălzire localizată de la microsecunde la milisecunde limitată la stratul de siliciu superior. Oferă cel mai mic buget termic, cea mai mare eficiență de activare a dopanților și cele mai puțin adânci joncțiuni posibile.

---

De ce este necesară o recoacere termică rapidă după implantarea ionică?

Implantarea ionică este un proces de bombardament agresiv care se bazează pe ioni de înaltă energie pentru a lovi plachetele de siliciu pentru a completa dopajul, ceea ce va cauza daune grave plachetei și va duce la două defecte critice care pot fi rezolvate numai prin procesul de recoacere.

1. Dopanții ocupă locuri neadecvate ale rețelei

Pentru ca atomii dopanți (bor, fosfor, arsen) să genereze purtători de sarcină liberi (găuri sau electroni), aceștia trebuie să ocupe locuri de rețea substituționale, înlocuind atomii nativi de siliciu. Imediat după implantare, totuși, majoritatea dopanților rămân prinși în poziții interstițiale. Acești dopanți interstițiali sunt inactivi din punct de vedere electric și nu pot contribui cu niciun purtător la conducere. Recoacerea furnizează energie termică pentru a determina dopanții interstițiali să migreze către site-uri de substituție, realizând astfel adevărata „activare a dopanților” și transformându-i în donatori sau acceptori funcționali. Rata de activare a dopantului guvernează direct rezistența stratului dopat.

2. Structura grilajului este grav deteriorată

Implantarea ionilor în doze mari perturbă rețeaua cristalină ordonată de pe suprafața plachetei și poate duce chiar la amorfizare: siliciul monocristal bine aliniat inițial se transformă într-un strat de siliciu amorf dezordonat, asemănător sticlei. Recoacerea permite ca acest strat de siliciu amorf să fie cultivat înapoi într-un singur cristal folosind siliciul de bază intact ca șablon. Acest proces se numește recristalizare epitaxială în fază solidă (SPER).

De ce trebuie să fie procesul de recoacere „rapid”?

Dacă tratamentul la temperatură înaltă este obligatoriu, de ce să nu folosiți cuptoare convenționale pentru încălzire prelungită în locul procesării rapide de recoacere termică? Motivul este că temperaturile ridicate nu numai că activează impuritățile, ci și le determină să difuzeze spre interior, făcând joncțiunea mai adâncă. Dispozitivele semiconductoare avansate necesită joncțiuni ultra-shallow (USJ), cu cât joncțiunea este mai mică, cu atât mai bine.

Distanța de difuzie a dopantului este determinată de bugetul termic, definit prin formula:

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

D = coeficientul de difuzie a dopantului (crește exponențial cu temperatura)

t = timpul de pastrare la temperatura ridicata

Temperaturile mai ridicate și timpii mai lungi de păstrare termică duc ambele la joncțiuni mai adânci, creând un compromis fundamental: este necesară o temperatură suficientă ridicată pentru activarea completă a dopantului, dar este necesară o durată minimă de încălzire pentru a suprima adâncirea joncțiunii.

Singura soluție viabilă este creșterea rapidă la temperatura de vârf, urmată de răcirea imediată, limitând expunerea la temperaturi ridicate la o fereastră ultra-scurtă. Acesta este avantajul de bază al recoacerii termice rapide față de tratamentul convențional de încălzire a cuptorului: ciclul de temperatură la scară a doua sau chiar la milisecunde minimizează bugetul termic general.

Semicorex oferă calitate înaltăPurtători de napolitane RTP/RTAbazate pe nevoile clientilor. Dacă aveți întrebări sau aveți nevoie de detalii suplimentare, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați.

Numărul de telefon de contact +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com