1. Nānā nui
ʻO ka hoʻomehana, ʻike ʻia hoʻi ʻo ka thermal processing, e pili ana i nā kaʻina hana e hana ana i nā mahana kiʻekiʻe, ʻoi aku ka kiʻekiʻe ma mua o ka helu heheʻe o ka alumini.
Hana ʻia ke kaʻina hana hoʻomehana i loko o kahi umu wela kiʻekiʻe a loaʻa i nā kaʻina hana nui e like me ka oxidation, diffusion haumia, a me ka annealing no ka hoʻoponopono ʻana i nā defect crystal i ka hana semiconductor.
Oxidation: He kaʻina hana ia e hoʻokomo ʻia ai ka wafer silika i loko o kahi lewa o nā mea oxidants e like me ka oxygen a i ʻole ka mahu wai no ka mālama ʻana i ka wela kiʻekiʻe, e hana ana i kahi hopena kemika ma ka ʻili o ka wafer silicon e hana i kahi kiʻiʻoniʻoni oxide.
ʻO ka hoʻohaumia ʻino: pili i ka hoʻohana ʻana i nā loina diffusion thermal ma lalo o nā kūlana wela kiʻekiʻe e hoʻokomo i nā mea haumia i loko o ka substrate silicon e like me nā koi kaʻina, i loaʻa iā ia kahi puʻupuʻu kikoʻī kikoʻī, a laila hoʻololi i nā waiwai uila o ka mea silicon.
ʻO ka Annealing e pili ana i ke kaʻina hana o ka hoʻomehana ʻana i ka wafer silika ma hope o ka hoʻokomo ʻana i ka ion e hoʻoponopono i nā hemahema lattice i hoʻokumu ʻia e ka implantation ion.
ʻEkolu mau ʻano mea hana i hoʻohana ʻia no ka oxidation/diffusion/annealing:
- kapuahi horizontal;
- Ke kapuahi kūpale;
- ʻO ka umu hoʻomehana wikiwiki: nā mea hana hoʻomaʻamaʻa wela wikiwiki
Hoʻohana nui nā kaʻina hana wela maʻamau i ka wā lōʻihi e hoʻopau i ka pōʻino i hoʻokumu ʻia e ka implantation ion, akā ʻo kona mau hemahema ʻo ia ka wehe ʻole ʻana o nā hemahema a me ka haʻahaʻa haʻahaʻa haʻahaʻa o nā haumia i hoʻokomo ʻia.
Eia kekahi, ma muli o ke kiʻekiʻe o ka annealing wela a me ka manawa lōʻihi, hiki ke hoʻokaʻawale hou ʻia ka haumia, e hoʻopuehu ai ka nui o nā haumia a hiki ʻole ke hoʻokō i nā koi o nā hui pāpaʻu a me ka hāʻawi ʻana i ka haumia haiki.
ʻO ka hoʻopili wela wela o nā wafers i hoʻokomo ʻia i ka ion me ka hoʻohana ʻana i nā mea hana wela wela (RTP) kahi ala mālama wela e hoʻomehana ai i ka wafer holoʻokoʻa i kahi mahana (maʻamau 400-1300°C) i ka manawa pōkole loa.
Hoʻohālikelike ʻia me ka hoʻoheheʻe ʻana i ka umu ahi, loaʻa iā ia nā pōmaikaʻi o ka liʻiliʻi o ka waihona wela, ka liʻiliʻi o ka neʻe ʻana o ka haumia i ka wahi doping, liʻiliʻi ka pollution a me ka manawa pōkole.
Hiki i ke kaʻina hana hoʻoheheʻe wela ke hoʻohana i nā kumu ikehu like ʻole, a he ākea loa ka manawa annealing (mai 100 a 10-9s, e like me ke kukui annealing, laser annealing, etc.). Hiki iā ia ke hoʻoikaika i nā haumia ʻoiai e hoʻopau pono i ka hoʻohele hou ʻana i ka haumia. Hoʻohana nui ʻia ia i kēia manawa i nā kaʻina hana kaʻapuni hoʻohui kiʻekiʻe me nā anawaena wafer ʻoi aku ka nui ma mua o 200mm.
2. Kaʻina hana hoʻomehana lua
2.1 Kaʻina oxidation
I loko o ke kaʻina hana kaʻapuni hoʻohui, ʻelua mau ala no ka hana ʻana i nā kiʻiʻoniʻoni silicon oxide: thermal oxidation a me ka deposition.
ʻO ke kaʻina hana oxidation e pili ana i ke kaʻina hana o ka SiO2 ma luna o ka ʻili o nā wafer silika ma o ka hoʻonā wela. Hoʻohana nui ʻia ka kiʻiʻoniʻoni SiO2 i hoʻokumu ʻia e ka thermal oxidation i loko o ke kaʻina hana kaʻapuni i hoʻohui ʻia ma muli o kāna mau waiwai insulation uila kiʻekiʻe a me ka hiki ke hana.
ʻO kāna mau noi nui loa penei:
- E pale i nā mea hana mai nā ʻōpala a me ka haumia;
- E kaupalena ana i ka hoʻokaʻawale kahua o nā mea lawe i hoʻopaʻa ʻia (surface passivation);
- ʻO nā mea dielectric i loko o ka puka oxide a i ʻole nā mea hoʻolale pūnaewele mālama;
- Hoʻopili i ka masking i ka doping;
- He papa dielectric ma waena o nā papa conductive metala.
(1)Ka pale a me ka hoʻokaʻawale ʻana i nā hāmeʻa
Hiki i ka SiO2 i ulu ma ka ʻili o kahi wafer (silicon wafer) ke lilo i papa pale kūpono e hoʻokaʻawale a pale aku i nā mea pili i loko o ke silikona.
No ka mea ʻo SiO2 he mea paʻakikī a porous ʻole (dense), hiki ke hoʻohana ʻia e hoʻokaʻawale maikaʻi i nā mea hana ma ka ʻili silika. Na ka papa SiO2 paʻakikī e pale i ka wafer silika mai nā ʻōpala a me nā pōʻino e hiki mai ana i ka wā hana.
(2)ʻO ka passivation i luna
ʻO ka passivation o ka ʻili ʻO kahi pōmaikaʻi nui o ka SiO2 ulu ʻia me ka wela, ʻo ia ka hiki ke hōʻemi i ka nui o ka ʻili o ke silika ma ke kāohi ʻana i kāna mau mea paʻa lele, kahi hopena i kapa ʻia ʻo surface passivation.
Kāohi ia i ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i ka uila a hōʻemi i ke ala no ka leakage o kēia manawa ma muli o ka makū, nā ion a i ʻole nā mea haumia waho. Mālama ka papa SiO2 paʻakikī iā Si mai nā ʻōpala a me ka hana ʻino i hiki ke hana ʻia ma hope o ka hana ʻana.
Hiki i ka papa SiO2 i ulu ma ka ʻili Si ke hoʻopaʻa i nā mea haumia uila (mobile ion contamination) ma ka ʻili Si. He mea nui hoʻi ka passivation no ka hoʻomalu ʻana i ka leakage o nā mea hoʻohui a me ka ulu ʻana i nā oxides paʻa.
Ma ke ʻano he papa passivation kiʻekiʻe, loaʻa i ka layer oxide nā koi kūpono e like me ka mānoanoa like ʻole, ʻaʻohe pinholes a me nā lua.
ʻO kekahi mea ʻē aʻe i ka hoʻohana ʻana i kahi papa ʻokikene ma ke ʻano he papa passivation o ka ʻili o Si ka mānoanoa o ka papa oxide. Pono ka mānoanoa o ka papa oxide i mea e pale ai i ka hoʻopiʻi ʻana o ka papa metala ma muli o ka hōʻiliʻili ʻana o ka uku ma ka ʻili silika, e like me ka mālama ʻana a me nā hiʻohiʻona haki o nā capacitors maʻamau.
Loaʻa iā SiO2 kekahi koena like loa o ka hoʻonui wela me Si. Hoʻonui ʻia nā wafer silikoni i ka wā o ke kaʻina hana wela kiʻekiʻe a me ka ʻaelike i ka wā hoʻoluʻu.
Hoʻonui a ʻaelike paha ʻo SiO2 ma kahi kokoke loa i ka Si, kahi e hoʻemi ai i ka warping o ka wafer silika i ka wā o ka hana wela. Hōʻalo kēia i ka hoʻokaʻawale ʻana o ke kiʻi oxide mai ka ʻili silika ma muli o ke koʻikoʻi kiʻiʻoniʻoni.
(3)ʻO ka ʻīpuka oxide dielectric
No ka hoʻohana maʻamau a koʻikoʻi hoʻi i ka ʻīpuka oxide i loko o ka ʻenehana MOS, ua hoʻohana ʻia kahi ʻāpana oxide lahilahi loa e like me ka mea dielectric. No ka mea, ʻo ka ʻīpuka oxide layer a me ka Si ma lalo he mau hiʻohiʻona o ke kiʻekiʻe kiʻekiʻe a paʻa, loaʻa maʻamau ka papa oxide ma ka ulu wela.
Loaʻa i ka SiO2 ka ikaika dielectric kiʻekiʻe (107V / m) a me ka resistivity kiʻekiʻe (e pili ana i 1017Ω·cm).
ʻO ke kī i ka hilinaʻi o nā mea MOS ʻo ia ka pololei o ka papa o ka ʻīpuka. ʻO ka hoʻolālā ʻīpuka ma nā polokalamu MOS e hoʻomalu i ke kahe o kēia manawa. No ka mea, ʻo kēia oxide ke kumu no ka hana o nā microchips e pili ana i ka ʻenehana hopena,
No laila, kiʻekiʻe kiʻekiʻe, kiʻiʻoniʻoni mānoanoa uniformity a me ka nele o na haumia kona mau koi kumu. Pono e hoʻomalu pono ʻia nā mea haumia e hoʻohaʻahaʻa i ka hana o ka ʻīpuka oxide.
(4)ʻO ka pale doping
Hiki ke hoʻohana ʻia ʻo SiO2 ma ke ʻano he papa masking kūpono no ka doping koho o ka ʻili silika. Ke hoʻokumu ʻia kahi ʻāpana oxide ma ka ʻili silika, ua kālai ʻia ka SiO2 ma ka ʻāpana alohilohi o ka mask e hana i puka aniani e hiki ai i nā mea doping ke komo i ka wafer silika.
Inā ʻaʻohe puka makani, hiki i ka oxide ke pale i ka ʻili silika a pale i nā haumia mai ka laha ʻana, no laila e hiki ai ke hoʻokomo i ka haumia koho.
E neʻe mālie nā Dopants ma SiO2 i hoʻohālikelike ʻia me Si, no laila, pono kahi ʻāpana ʻokikene lahilahi no ka pale ʻana i nā dopants (e hoʻomanaʻo e pili ana kēia helu i ka wela).
Hiki ke hoʻohana ʻia kahi ʻāpana oxide lahilahi (e laʻa, 150 Å mānoanoa) i nā wahi i makemake ʻia ai ka hoʻokomo ʻana i ka ion, hiki ke hoʻohana ʻia e hōʻemi i ka pōʻino o ka ʻili silika.
Hāʻawi ia i ka hoʻomalu maikaʻi ʻana i ka hohonu o ka junction i ka wā o ka hoʻokomo ʻana i ka haumia ma o ka hōʻemi ʻana i ka hopena channeling. Ma hope o ka hoʻokomo ʻana, hiki ke hoʻoneʻe ʻia ka oxide me ka waika hydrofluoric e hoʻopololei hou i ka ʻili silika.
(5)Papa dielectric ma waena o nā papa metala
ʻAʻole lawe ʻo SiO2 i ka uila ma lalo o nā kūlana maʻamau, no laila he insulator maikaʻi ma waena o nā papa metala i nā microchips. Hiki iā SiO2 ke pale i nā kaapuni pōkole ma waena o ka papa metala luna a me ka papa metala haʻahaʻa, e like me ka insulator ma ka uwea hiki ke pale i nā kaapuni pōkole.
ʻO ka mea e pono ai no ka oxide, ʻaʻole ia i nā pinholes a me nā lua. Hoʻohana pinepine ʻia ia e loaʻa i ka fluidity ʻoi aku ka maikaʻi, hiki ke hōʻemi i ka hoʻopuehu contamination. Loaʻa pinepine ʻia ma ka waiho ʻana o ka mahu ma mua o ka ulu wela.
Ma muli o ke kinoea hopena, ua māhele pinepine ʻia ke kaʻina hana oxidation i:
- ʻO ka oxygen oxidation maloʻo: Si + O2→SiO2;
- Wet oxygen oxidation: 2H2O (wai wai) + Si→SiO2+2H2;
- ʻO ka chlorine-doped oxidation: Hoʻohui ʻia ke kinoea chlorine, e like me ka hydrogen chloride (HCl), dichloroethylene DCE (C2H2Cl2) a i ʻole nā mea i loaʻa iā ia, i ka oxygen e hoʻomaikaʻi ai i ka nui o ka oxidation a me ka maikaʻi o ka papa oxide.
(1)Kaʻina hoʻoheheʻe oxygen maloʻo: Hoʻopuehu nā molekele oxygen i loko o ke kinoea hoʻololi ma o ka papa oxide i hana mua ʻia, hiki i ke kikowaena ma waena o SiO2 a me Si, hoʻopili me Si, a laila hana i kahi papa SiO2.
ʻO ka SiO2 i hoʻomākaukau ʻia e ka oxygen oxidation maloʻo he ʻano paʻa, ka mānoanoa like ʻole, ka mana masking ikaika no ka injection a me ka diffusion, a me ke kaʻina hana kiʻekiʻe. ʻO kona hemahema ʻo ia ka lohi o ka ulu ʻana.
Hoʻohana maʻamau ʻia kēia ʻano no ka hoʻohemo ʻana i ke kūlana kiʻekiʻe, e like me ka puka dielectric oxidation, ka hoʻoheheʻe ʻana i ka papa paʻa paʻa lahilahi, a i ʻole no ka hoʻomaka ʻana i ka hoʻomake ʻana a me ka hoʻopau ʻana i ka oxidation i ka wā o ka oxidation layer buffer manoanoa.
(2)ʻO ke kaʻina hoʻoheheʻe wai o ka oxygen: Hiki ke lawe pololei ʻia ka mahu wai i ka oxygen, a i ʻole e loaʻa iā ia ma ka hopena o ka hydrogen a me ka oxygen. Hiki ke ho'ololi 'ia ka oxidation rate ma ka ho'ololi 'ana i ka ratio kaomi hapa o ka hydrogen a i 'ole ka mahu wai i ka oxygen.
E hoʻomaopopo i ka palekana, ʻaʻole pono ka ratio o ka hydrogen i ka oxygen ma mua o 1.88:1. Ma muli o ka loaʻa ʻana o ka oxygen a me ka mahu wai i loko o ke kinoea hopena, a e hoʻoheheʻe ʻia ka mahu wai i hydrogen oxide (H O) ma nā wela kiʻekiʻe.
ʻOi aku ka wikiwiki o ka diffusion o ka hydrogen oxide i loko o ka silicon oxide ma mua o ka oxygen, no laila, ʻoi aku ka nui o ka oxygen oxidation ma kahi o hoʻokahi kauoha o ka nui ma mua o ka nui o ka oxygen oxidation maloʻo.
(3)Kaʻina hana hoʻokahe chlorine-doped: Ma waho aʻe o ka hoʻoheheʻe ʻana o ka oxygen maloʻo maʻamau a me ka hoʻoheheʻe ʻana o ka oxygen wai, hiki ke hoʻohui ʻia ke kinoea chlorine, e like me ka hydrogen chloride (HCl), dichlorethylene DCE (C2H2Cl2) a i ʻole nā mea i loaʻa iā ia, i ka oxygen e hoʻomaikaʻi ai i ka nui o ka oxidation a me ka maikaʻi o ka papa oxide. .
ʻO ke kumu nui o ka piʻi ʻana o ka oxidation rate ke hoʻohui ʻia ka chlorine no ka oxidation, ʻaʻole wale ka reactant i loko o ka mahu wai e hiki ke hoʻolalelale i ka oxidation, akā e hōʻiliʻili pū ka chlorine ma kahi kokoke i ke kikowaena ma waena o Si a me SiO2. Ma ke alo o ka oxygen, hoʻololi maʻalahi nā pūhui chlorosilicon i silicon oxide, hiki ke hoʻololi i ka oxidation.
ʻO ke kumu nui o ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka maikaʻi o ka papa o ka oxide, ʻo ia ka hiki ke hoʻomaʻemaʻe i ka hana o nā ion sodium i nā ʻātoma chlorine i ka papa o ka sodium, a laila e hōʻemi ana i nā hemahema o ka oxidation i hoʻokomo ʻia e ka sodium ion contamination o nā mea hana a me ka hana ʻana i nā mea maka. No laila, komo ka chlorine doping i ka hapa nui o nā kaʻina hana hoʻoheheʻe oxygen maloʻo.
2.2 Kaʻina hoʻolaha
ʻO ka diffusion kuʻuna e pili ana i ka hoʻoili ʻana o nā mea mai nā wahi ʻoi aku ka kiʻekiʻe a i nā wahi haʻahaʻa a hiki i ka puʻunaue like ʻana. Ma muli o ke kānāwai o Fick ke kaʻina diffusion. Hiki ke hoʻopuehu ma waena o ʻelua a ʻoi aku ka nui o nā mea, a ʻo ka ʻokoʻa a me ka ʻokoʻa o ka mahana ma waena o nā wahi like ʻole e alakaʻi i ka māhele ʻana o nā mea i kahi kūlana kaulike kaulike.
ʻO kekahi o nā waiwai koʻikoʻi o nā mea semiconductor ʻo ia ka hiki ke hoʻoponopono ʻia kā lākou conductivity ma ka hoʻohui ʻana i nā ʻano like ʻole a i ʻole nā concents o dopants. I ka hana kaapuni hoʻohui, loaʻa pinepine ʻia kēia kaʻina hana ma o ka doping a i ʻole nā kaʻina diffusion.
Ma muli o nā pahuhopu hoʻolālā, hiki i nā mea semiconductor e like me ke silicon, germanium a i ʻole III-V pūhui ke loaʻa i ʻelua mau waiwai semiconductor like ʻole, N-type a i ʻole P-type, ma ka doping me nā mea hāʻawi ʻole a i ʻole nā mea ʻaeʻae.
Hana ʻia ka semiconductor doping ma o nā ʻano ʻelua: diffusion a ion implantation, kēlā me kēia me kona ʻano ponoʻī:
ʻAʻole i emi ke kumukūʻai o ka diffusion doping, akā ʻaʻole hiki ke hoʻomalu pono ʻia ka ʻike a me ka hohonu o ka mea doping;
ʻOiai ʻoi aku ka pipiʻi o ka implantation ion, hiki iā ia ke hoʻomalu pono i nā profiles concentrate dopant.
Ma mua o nā makahiki 1970, ʻo ka nui hiʻohiʻona o nā kiʻi kaapuni i hoʻohui ʻia ma ke kauoha o 10μm, a ua hoʻohana maʻamau ka ʻenehana thermal diffusion no ka doping.
Hoʻohana nui ʻia ke kaʻina diffusion e hoʻololi i nā mea semiconductor. Ma ka hoʻolaha ʻana i nā mea like ʻole i loko o nā mea semiconductor, hiki ke hoʻololi i kā lākou conductivity a me nā waiwai kino ʻē aʻe.
No ka laʻana, ma ka hoʻopuehu ʻana i ka boron element trivalent i loko o ke kilika, ua hoʻokumu ʻia kahi semiconductor P-type; ma ka doping pentavalent elements phosphorus a arsenic, ua hoʻokumu ʻia kahi semiconductor N-type. Ke hoʻopili ʻia kahi semiconductor P-type me nā puka hou aku me kahi semiconductor N-type me nā electrons ʻoi aku, ua hoʻokumu ʻia kahi hui PN.
Ke emi nei ka nui o nā hiʻohiʻona, ʻo ke kaʻina hana isotropic diffusion e hiki ai i nā dopants ke hoʻopuehu i kēlā ʻaoʻao o ka pale oxide layer, e hana ana i nā pōkole ma waena o nā wahi pili.
Ma waho aʻe o kekahi mau hoʻohana kūikawā (e like me ka diffusion lōʻihi e hana i nā wahi kūʻokoʻa kiʻekiʻe-voltage kūʻokoʻa like ʻole), ua hoʻololi ʻia ke kaʻina diffusion e ka implantation ion.
Eia nō naʻe, ma ka ʻenehana hana ma lalo o 10nm, ʻoiai ʻo ka nui o ka Fin i loko o ka mea ʻekolu-dimensional fin field-effect transistor (FinFET) mea liʻiliʻi loa, e hōʻino ka implantation ion i kona hale liʻiliʻi. ʻO ka hoʻohana ʻana i ke kaʻina diffusion kumu paʻa hiki ke hoʻopau i kēia pilikia.
2.3 Kaʻina hana hoʻohaʻahaʻa
Ua kapa ʻia ke kaʻina hana annealing he thermal annealing. ʻO ke kaʻina hana, ʻo ia ke kau ʻana i ka wafer silicon i kahi ʻano wela kiʻekiʻe no kekahi manawa e hoʻololi i ka microstructure ma ka ʻili a i ʻole i loko o ka wafer silicon e hoʻokō i kahi kumu kaʻina hana.
ʻO nā palena koʻikoʻi i ka hana annealing ʻo ka mahana a me ka manawa. ʻO ke kiʻekiʻe o ka mahana a me ka lōʻihi o ka manawa, ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka waihona wela.
I loko o ke kaʻina hana hana kaapuni i hoʻohui ʻia, mālama pono ʻia ka waihona kālā wela. Inā he nui nā kaʻina hana annealing i ke kahe o ke kaʻina, hiki ke hōʻike ʻia ke kālā wela ma ke ʻano he superposition o nā mālama wela he nui.
Eia naʻe, me ka liʻiliʻi o nā nodes kaʻina, ʻo ke kālā wela i ʻae ʻia i loko o ke kaʻina holoʻokoʻa e lilo i liʻiliʻi a liʻiliʻi, ʻo ia hoʻi, ʻoi aku ka haʻahaʻa o ke kaʻina hana wela kiʻekiʻe a lilo ka manawa pōkole.
ʻO ka maʻamau, hoʻohui ʻia ke kaʻina hana annealing me ka implantation ion, deposition kiʻiʻoniʻoni lahilahi, hoʻokumu ʻana i ka silicide metala a me nā kaʻina hana ʻē aʻe. ʻO ka mea maʻamau ka hoʻopili wela ma hope o ka hoʻokomo ʻana i ka ion.
ʻO ka hoʻokomo ʻana o ka Ion e hoʻopilikia i nā ʻātoma substrate, e hoʻokaʻawale iā lākou mai ka hana lattice kumu a hōʻino i ka lattice substrate. Hiki i ka annealing wela ke hoʻoponopono i ka pōʻino lattice i hoʻokumu ʻia e ka implantation ion a hiki nō hoʻi ke hoʻoneʻe i nā ʻātoma haumia i hoʻokomo ʻia mai nā ʻāpana lattice i nā kahua lattice, a laila e hoʻāla iā lākou.
ʻO ka mahana i makemake ʻia no ka hoʻoponopono ʻana i ka lattice ma kahi o 500 ° C, a ʻo ka mahana e pono ai no ka hoʻoulu ʻana i ka haumia ma kahi o 950 ° C. I ka manaʻo, ʻoi aku ka lōʻihi o ka manawa annealing a ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka mahana, ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka wikiwiki o ka hoʻoulu ʻana o nā mea haumia, akā ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ke kālā wela e alakaʻi i ka hoʻopuehu nui ʻana o nā mea haumia, e hana ʻole ai ke kaʻina hana a hoʻopau i ka hana ʻino a me ka hana kaapuni.
No laila, me ka hoʻomohala ʻana i ka ʻenehana hana, ua hoʻololi mālie ʻia ka hoʻoheheʻe ʻana i ka umu lōʻihi e ka wikiwiki thermal annealing (RTA).
I ke kaʻina hana, pono kekahi mau kiʻiʻoniʻoni e hoʻokō i kahi kaʻina hana annealing wela ma hope o ka waiho ʻana e hoʻololi i kekahi mau waiwai kino a i ʻole kemika o ke kiʻiʻoniʻoni. ʻO kahi laʻana, lilo kahi kiʻiʻoniʻoni ʻeleʻele i ka ʻeleʻele, e hoʻololi ana i kona helu etching maloʻo a pulu paha;
ʻO kekahi kaʻina hana annealing i hoʻohana pinepine ʻia i ka wā o ka hoʻokumu ʻana o ka silicide metala. ʻO nā kiʻiʻoniʻoni metala e like me ka cobalt, nickel, titanium, a me nā mea ʻē aʻe, ua hoʻoheheʻe ʻia ma luna o ka ʻili o ka wafer silicon, a ma hope o ka hoʻopili ʻana i ka wela ma kahi haʻahaʻa haʻahaʻa, hiki i ka metala a me ke silikona ke hana i kahi huila.
Hoʻokumu kekahi mau metala i nā ʻāpana hui like ʻole ma lalo o nā kūlana wela like ʻole. ʻO ka mea maʻamau, ua manaʻo ʻia e hana i kahi pae alloy me ka pale haʻahaʻa haʻahaʻa a me ke kūpaʻa kino i ka wā o ke kaʻina hana.
E like me nā koi kālā wela wela, ua māhele ʻia ke kaʻina hana annealing i ke kiʻekiʻe wela wela annealing a me ka wikiwiki thermal annealing.
- Kiʻekiʻe wela kapuahi paipu annealing:
He hana annealing kuʻuna me ka wela kiʻekiʻe, ka manawa annealing lōʻihi a me ke kālā kiʻekiʻe.
I kekahi mau kaʻina hana kūikawā, e like me ka ʻenehana hoʻokaʻawale oxygen injection no ka hoʻomākaukau ʻana i nā substrates SOI a me nā kaʻina diffusion hohonu hohonu, hoʻohana nui ʻia ia. ʻO ia mau kaʻina hana maʻamau e koi i kahi kālā wela kiʻekiʻe e loaʻa ai ka lattice kūpono a i ʻole ka hoʻohele like ʻole o ka haumia.
- Hoʻopiʻi Thermal Annealing wikiwiki:
ʻO ia ke kaʻina o ka hana ʻana i nā wafers silika ma o ka hoʻomehana wikiwiki ʻana a me ka noho pōkole ʻana i ka wela i manaʻo ʻia, i kapa ʻia kekahi manawa ʻo Rapid Thermal Processing (RTP).
I ke kaʻina hana o ka ultra-paʻu junctions, wikiwiki thermal annealing loaʻa i ka compromise optimization ma waena o lattice defect hoʻoponopono, haumia ho'ā ', a me ka minimization o haumia diffusion, a he mea nui i ka hana hana o ka 'ike loea hou nodes.
ʻO ke kaʻina hana piʻi a hāʻule i ka wela a me ka noho pōkole ʻana i ka wela i hoʻopaʻa ʻia e hui pū ʻia i ka waihona wela o ka hoʻopili wela wikiwiki.
He 1000°C ka mahana o ka ho'omoe wela ma'amau a mau kekona. I kēia mau makahiki i hala iho nei, ua ulu mālie nā koi no ka hoʻoheheʻe wela wikiwiki, a ua ulu mālie ka annealing flash, spike annealing, a me ka laser annealing, me nā manawa annealing a hiki i ka milliseconds, a hiki i ka hoʻomohala ʻana i nā microseconds a me nā sub-microseconds.
3 . ʻEkolu kaʻina hana hoʻomehana
3.1 Mea hoʻoheheʻe a me ka hoʻoheheʻe ʻana
Hoʻohana nui ʻia ke kaʻina hana diffusion i ke kumu o ka diffusion thermal ma lalo o ka wela kiʻekiʻe (maʻamau 900-1200 ℃) nā kūlana e hoʻohui i nā mea haumia i loko o ka substrate silicon ma kahi hohonu i koi ʻia e hāʻawi iā ia i ka hāʻawi ʻana i ka hoʻokaʻawale kikoʻī, i mea e hoʻololi ai i nā waiwai uila o ka mea a hana i kahi ʻōnaehana semiconductor.
I loko o ka ʻenehana kaapuni hoʻohui silika, hoʻohana ʻia ke kaʻina diffusion e hana i nā junctions PN a i ʻole nā mea e like me nā resistors, capacitors, interconnect wiring, diodes a me nā transistors i nā kaʻa hoʻohui, a hoʻohana ʻia no ka hoʻokaʻawale ʻana ma waena o nā ʻāpana.
Ma muli o ka hiki ʻole ke hoʻomalu pono i ka hāʻawi ʻana i ka ʻike doping, ua hoʻololi iki ʻia ke kaʻina diffusion e ka ion implantation doping kaʻina hana i ka hana ʻana o nā kaʻa i hoʻohui ʻia me ka wafer diameters o 200 mm a ma luna, akā hoʻohana ʻia kahi mea liʻiliʻi i ke kaumaha. nā hana doping.
ʻO nā mea hoʻoheheʻe kuʻuna maʻamau ka nui o nā umu diffusion horizontal, a aia kekahi helu liʻiliʻi o nā umu diffusion vertical.
Puka hoʻopuehu ʻāpae:
He mea lapaʻau wela ia i hoʻohana nui ʻia i ke kaʻina diffusion o nā kaapuni i hoʻohui ʻia me ke anawaena wafer ma lalo o 200mm. ʻO kona mau hiʻohiʻona, ʻo ke kino o ka umu wela, ka paipu hopena a me ka waʻa quartz e lawe ana i nā wafers e kau ʻia ma ka pae ākea, no laila aia nā ʻano kaʻina o ka kūlike maikaʻi ma waena o nā wafers.
ʻAʻole ia wale kekahi o nā mea koʻikoʻi ma mua o ka laina hana kaapuni i hoʻohui ʻia, akā hoʻohana nui ʻia i ka diffusion, oxidation, annealing, alloying a me nā kaʻina hana ʻē aʻe i nā ʻoihana e like me nā ʻenehana discrete, nā mana uila uila, nā mea optoelectronic a me nā fiber optical. .
Puhi hoʻopuehu kū pololei:
ʻO ka mea maʻamau e pili ana i kahi mea hana hoʻomaʻamaʻa wela i hoʻohana ʻia i ke kaʻina kaʻapuni i hoʻohui ʻia no nā wafers me ke anawaena o 200mm a me 300mm, i ʻike mau ʻia ʻo ka umu ahi kūpaʻa.
ʻO nā hiʻohiʻona o ka umu diffusion vertical, ʻo ia ke kino o ka umu wela, ka paipu hopena a me ka waʻa quartz e lawe ana i ka wafer e kau ʻia i ka vertically, a ua kau ʻia ka wafer ma ka pae. Loaʻa iā ia nā hiʻohiʻona o ke kūlike maikaʻi i loko o ka wafer, kiʻekiʻe kiʻekiʻe o ka automation, a me ka hoʻokō ʻana o ka ʻōnaehana paʻa, hiki ke hoʻokō i nā pono o nā laina hana kaapuni hoʻohui nui.
ʻO ka umu diffusion vertical kekahi o nā mea koʻikoʻi i ka laina hana semiconductor integrated circuit a hoʻohana pinepine ʻia i nā kaʻina pili i nā kahua o nā mea uila uila (IGBT) a pēlā aku.
Hoʻopili ka umu diffusion vertical i nā kaʻina oxidation e like me ka oxygen oxidation maloʻo, hydrogen-oxygen synthesis oxidation, silicon oxynitride oxidation, a me nā kaʻina hoʻoulu kiʻi ʻoniʻoni e like me ke silicon dioxide, polysilicon, silicon nitride (Si3N4), a me ka waiho ʻana o ka papa atomic.
Hoʻohana maʻamau ia i ka annealing kiʻekiʻe, keleawe annealing a me nā kaʻina hana alloying. Ma ke ʻano o ke kaʻina diffusion, hoʻohana ʻia nā umu diffusion vertical i kekahi manawa i nā kaʻina doping kaumaha.
3.2 ʻO nā mea hana hoʻopili wikiwiki
ʻO nā mea hana ʻo Rapid Thermal Processing (RTP) kahi mea hoʻomaʻamaʻa wela hoʻokahi-wafer e hiki ke hoʻonui koke i ka mahana o ka wafer i ka mahana i koi ʻia e ke kaʻina hana (200-1300 ° C) a hiki ke hoʻomaha koke. ʻO ka nui o ka hoʻomehana / hoʻomaha ʻana he 20-250 ° C / s.
Ma waho aʻe o ka laulā o nā kumu ikehu a me ka manawa annealing, loaʻa i nā mea hana RTP nā hana maikaʻi ʻē aʻe, e like me ka maikaʻi o ka mālama kālā wela a me ka hoʻohālikelike ʻana o ka ʻili (ʻoi loa no nā wafers nui), hoʻoponopono i ka pōʻino wafer i hana ʻia e ka implantation ion, a hiki i nā keʻena he nui ke holo i nā kaʻina hana like ʻole i ka manawa like.
Eia hou, hiki i nā mea hana RTP ke hoʻololi a hoʻololi a hoʻololi i nā kinoea kaʻina hana, i hiki ke hoʻopau i nā kaʻina hana wela he nui i ke kaʻina hana wela like.
Hoʻohana pinepine ʻia nā mea hana RTP i ka hoʻopili wela wela (RTA). Ma hope o ka hoʻokomo ʻana i ka ion, pono nā lako RTP e hoʻoponopono i ka pōʻino i hoʻokumu ʻia e ka implantation ion, hoʻāla i nā protons doped a hoʻopaʻa pono i ka diffusion haumia.
ʻO ka mea maʻamau, ʻo ka mahana no ka hoʻoponopono ʻana i nā hemahema lattice ma kahi o 500 ° C, ʻoiai ʻo 950 ° C e koi ʻia no ka hoʻoulu ʻana i nā ʻātoma doped. ʻO ka hoʻouluʻana o nā mea haumia e pili ana i ka manawa a me ka mahana. ʻO ka lōʻihi o ka manawa a me ke kiʻekiʻe o ka mahana, ʻoi aku ka piha o nā mea haumia, akā ʻaʻole kūpono ia i ka pale ʻana i ka hoʻopuehu ʻana o nā mea haumia.
No ka mea, loaʻa i nā mea hana RTP nā hiʻohiʻona o ka piʻi wikiwiki / hāʻule ʻana o ka mahana a me ka lōʻihi pōkole, hiki i ke kaʻina hana annealing ma hope o ka hoʻokomo ʻana i ka ion ke hoʻokō i ka koho koho maikaʻi loa ma waena o ka hoʻoponopono ʻana i ka lattice, ka hoʻoulu ʻana i ka haumia a me ka pale ʻana i ka diffusion.
Hoʻokaʻawale ʻia ʻo RTA i nā ʻāpana ʻehā:
(1)Spike Annealing
ʻO kona hiʻohiʻona, ʻo ia ka nānā ʻana i ke kaʻina hana hoʻomehana / hoʻomaha wikiwiki, akā ʻaʻohe kaʻina mālama mālama wela. Noho ka spike annealing ma ke kiʻekiʻe wela no ka manawa pōkole loa, a ʻo kāna hana nui ʻo ka hoʻāla ʻana i nā mea doping.
Ma nā noi maoli, hoʻomaka ka wafer e wela me ka wikiwiki mai kahi pae wela kūpaʻa a hoʻomaha koke ma hope o ka hiki ʻana i ke kiʻekiʻe wela.
Ma muli o ka pōkole loa o ka manawa mālama i ka pae wela (ʻo ia hoʻi, ke kiʻekiʻe o ka wela wela), hiki i ke kaʻina hana annealing ke hoʻonui i ke kiʻekiʻe o ka hoʻoulu ʻana o ka haumia a hoʻemi i ke kiʻekiʻe o ka diffusion haumia, ʻoiai e loaʻa ana nā hiʻohiʻona hoʻoponopono annealing maikaʻi. ka maikaʻi o ka hoʻopaʻa ʻana a me ka leakage haʻahaʻa.
Hoʻohana nui ʻia ka spike annealing i nā kaʻina hui ultra-shallow ma hope o 65nm. ʻO nā ʻāpana kaʻina o ka spike annealing ka nui o ka wela kiʻekiʻe, ka manawa noho kiʻekiʻe, ka ʻokoʻa o ka mahana a me ke kūpaʻa wafer ma hope o ke kaʻina hana.
ʻO ka pōkole o ka manawa noho kiʻekiʻe, ʻoi aku ka maikaʻi. Hoʻopili nui ia i ka helu hoʻomehana / hoʻoluʻu o ka ʻōnaehana hoʻomalu wela, akā ʻo ke kaʻina hana kinoea i koho ʻia i kekahi manawa kekahi hopena ma luna.
No ka laʻana, he liʻiliʻi ka leo atomika helium a me ka wikiwiki diffusion rate, hiki ke hoʻololi i ka wela wikiwiki a me ka like ʻole a hiki ke hōʻemi i ka laula kiʻekiʻe a i ʻole ka manawa noho kiʻekiʻe. No laila, koho ʻia ka helium i kekahi manawa e kōkua i ka hoʻomehana a me ka hoʻomaha.
(2)Hoʻopili ʻana i ke kukui
Hoʻohana nui ʻia ka ʻenehana hoʻopili kukui. Hoʻohana pinepine ʻia nā kukui halogen e like me nā kumu wela annealing wikiwiki. ʻO kā lākou kiʻekiʻe kiʻekiʻe / hoʻomaha hoʻomaha a me ka mālama wela kūpono hiki ke hoʻokō i nā koi o nā kaʻina hana ma luna o 65nm.
Eia nō naʻe, ʻaʻole hiki ke hoʻokō pono i nā koi koʻikoʻi o ke kaʻina hana 45nm (ma hope o ke kaʻina hana 45nm, i ka wā e hoʻopili ai ka nickel-silicone o ka logic LSI, pono e hoʻomehana koke ʻia ka wafer mai 200 ° C a ma luna o 1000 ° C i loko o nā milliseconds, no laila koi ʻia ka hoʻopili laser).
(3)Hoʻopili Laser
ʻO ka laser annealing ke kaʻina o ka hoʻohana pono ʻana i ka laser e hoʻonui koke i ka mahana o ka ʻili o ka wafer a hiki i ka lawa ʻana e hoʻoheheʻe i ke aniani silika, e hoʻoikaika nui ʻia.
ʻO nā mea maikaʻi o ka laser annealing he hoʻomehana wikiwiki loa a me ka mana maʻalahi. ʻAʻole pono ia i ka hoʻomehana filament a ʻaʻohe pilikia me ka lag wela a me ke ola filament.
Eia nō naʻe, mai kahi ʻike loea, ua loaʻa i ka annealing laser ka leakage o kēia manawa a me ke koena o nā pilikia kīnā, e loaʻa pū kekahi hopena i ka hana o ka hāmeʻa.
(4)Hoʻopili uila
ʻO ka Flash annealing kahi ʻenehana hoʻoheheʻe e hoʻohana ana i ka pāhawewe kiʻekiʻe e hana i ka spike annealing ma nā wafers ma kahi wela preheat kikoʻī.
Hoʻomaʻamaʻa mua ʻia ka wafer i 600-800 ° C, a laila hoʻohana ʻia ka radiation kiʻekiʻe no ka manawa pōkole pulse irradiation. Ke piʻi ka wela o ka wafer i ka mahana annealing i makemake ʻia, ua pio koke ka radiation.
Hoʻohana nui ʻia nā mea hana RTP i ka hana hana kaiapuni holomua.
Ma waho aʻe o ka hoʻohana nui ʻana i nā kaʻina RTA, ua hoʻomaka ʻia nā mea hana RTP e hoʻohana ʻia i ka hoʻoheheʻe ʻana i ka wela wikiwiki, ka wikiwiki o ka thermal nitridation, ka hoʻoheheʻe wela wikiwiki, ka hoʻoheheʻe ʻana o ke kinikini wikiwiki, a me ka hana metala silicide a me nā kaʻina epitaxial.
——————————————————————————————————————————————— ——
Hiki iā Semicera ke hāʻawiʻāpana graphite,palupalu/oolea manao,ʻāpana kalapona silika,ʻO nā ʻāpana carbide silika CVD, aʻāpana i uhi ʻia ʻo SiC/TaCme ke kaʻina hana semiconductor piha i nā lā 30.
Inā makemake ʻoe i nā huahana semiconductor i luna,mai hoʻokaʻulua e hoʻokaʻaʻike mai iā mākou i ka manawa mua.
Kelepona: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Ka manawa hoʻouna: ʻAukake-27-2024