Wat is thermisch gloeien

Het gloeiproces, ook wel thermisch gloeien genoemd, is een cruciale stap in de productie van halfgeleiders. Het verbetert de elektrische en mechanische eigenschappen van materialen door siliciumwafels aan hoge temperaturen te onderwerpen. De primaire doelen van gloeien zijn het herstellen van roosterschade, het activeren van doteermiddelen, het wijzigen van filmeigenschappen en het creëren van metaalsiliciden. Verschillende veelvoorkomende apparaten die bij gloeiprocessen worden gebruikt, zijn onder meer op maat gemaakte SiC-gecoate onderdelen, zoalsbegrafenisondernemer, dekt, enz. geleverd door Semicorex.

Basisprincipes van het gloeiproces

Het fundamentele principe van het gloeiproces is het gebruik van thermische energie bij hoge temperaturen om de atomen in het materiaal te herschikken, waardoor specifieke fysische en chemische veranderingen worden bereikt. Het gaat vooral om de volgende aspecten:

1. Reparatie van tralieschade:

  - Ionenimplantatie: Hoogenergetische ionen bombarderen de siliciumwafel tijdens ionenimplantatie, waardoor schade aan de roosterstructuur wordt veroorzaakt en een amorf gebied ontstaat.

  - Gloeireparatie: bij hoge temperaturen worden de atomen in het amorfe gebied opnieuw gerangschikt om de roostervolgorde te herstellen. Dit proces vereist typisch een temperatuurbereik van ongeveer 500°C.

2. Activering van onzuiverheden:

  - Migratie van doteermiddelen: onzuiverheidsatomen die tijdens het uitgloeiproces worden geïnjecteerd, migreren van de interstitiële locaties naar de roosterlocaties, waardoor effectief doping ontstaat.

  - Activeringstemperatuur: Voor de activering van onzuiverheden is doorgaans een hogere temperatuur nodig, rond de 950°C. Hogere temperaturen leiden tot een grotere activeringssnelheid van de onzuiverheid, maar te hoge temperaturen kunnen overmatige diffusie van de onzuiverheid veroorzaken, wat de prestaties van het apparaat beïnvloedt.

3. Filmmodificatie:

  - Verdichting: gloeien kan losse films verdichten en hun eigenschappen veranderen tijdens droog of nat etsen.

  - Hoge-k-poortdiëlektrica: Post Deposition Annealing (PDA) na de groei van hoge-k-poortdiëlektrica kan de diëlektrische eigenschappen verbeteren, de poortlekstroom verminderen en de diëlektrische constante verhogen.

4. Vorming van metaalsilicide:

  - Legeringsfase: Metaalfilms (bijvoorbeeld kobalt, nikkel en titanium) reageren met silicium om legeringen te vormen. Verschillende gloeitemperatuuromstandigheden leiden tot de vorming van verschillende legeringsfasen.

  - Prestatieoptimalisatie: door de gloeitemperatuur en -tijd te regelen, kunnen legeringsfasen met lage contactweerstand en lichaamsweerstand worden bereikt.

Verschillende soorten gloeiprocessen

1. Ovengloeien op hoge temperatuur:

Kenmerken: Traditionele gloeimethode met hoge temperatuur (meestal boven de 1000°C) en lange gloeitijd (meerdere uren).

Toepassing: Geschikt voor toepassingen die een hoog thermisch budget vereisen, zoals SOI-substraatvoorbereiding en diepe n-well diffusie.

2. Snel thermisch gloeien (RTA):

Kenmerken: Door gebruik te maken van de kenmerken van snelle verwarming en koeling kan het uitgloeien in korte tijd worden voltooid, meestal bij een temperatuur van ongeveer 1000 °C en een tijd van seconden.

Toepassing: Het is bijzonder geschikt voor de vorming van ultra-ondiepe verbindingen, kan de overmatige diffusie van onzuiverheden effectief verminderen en is een onmisbaar onderdeel van de geavanceerde productie van knooppunten.

3. Flitslampgloeien (FLA):

Kenmerken: Gebruik flitslampen met hoge intensiteit om het oppervlak van siliciumwafels in zeer korte tijd (milliseconden) te verwarmen om snel uitgloeien te bereiken.

Toepassing: Geschikt voor ultra-ondiepe dopingactivatie met een lijnbreedte van minder dan 20 nm, waardoor de diffusie van onzuiverheden kan worden geminimaliseerd terwijl een hoge activeringssnelheid van onzuiverheden behouden blijft.

4. Laser-spike-gloeien (LSA):

Kenmerken: Gebruik een laserlichtbron om het oppervlak van de siliciumwafel in zeer korte tijd (microseconden) te verwarmen om plaatselijk en uiterst nauwkeurig uitgloeien te bereiken.

Toepassing: vooral geschikt voor geavanceerde procesknooppunten die een uiterst nauwkeurige besturing vereisen, zoals de productie van FinFET- en high-k/metal gate (HKMG)-apparaten.

Semicorex biedt hoogwaardige kwaliteitCVD SiC/TaC-coatingonderdelenvoor thermisch gloeien. Als u vragen heeft of aanvullende informatie nodig heeft, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen.

Neem contact op met telefoonnummer +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com