Was ist thermisches Tempern?

Der Glühprozess, auch Thermal Annealing genannt, ist ein entscheidender Schritt in der Halbleiterfertigung. Es verbessert die elektrischen und mechanischen Eigenschaften von Materialien, indem es Siliziumwafer hohen Temperaturen aussetzt. Die Hauptziele des Glühens bestehen darin, Gitterschäden zu reparieren, Dotierstoffe zu aktivieren, Filmeigenschaften zu modifizieren und Metallsilizide zu erzeugen. Zu den gängigen Ausrüstungsteilen, die bei Glühprozessen verwendet werden, gehören maßgeschneiderte SiC-beschichtete Teile wie zBestatter, Abdeckungenusw. bereitgestellt von Semicorex.

Grundprinzipien des Glühprozesses

Das Grundprinzip des Glühprozesses besteht darin, thermische Energie bei hohen Temperaturen zu nutzen, um die Atome im Material neu anzuordnen und so spezifische physikalische und chemische Veränderungen zu bewirken. Dabei geht es vor allem um folgende Aspekte:

1. Reparatur von Gitterschäden:

  - Ionenimplantation: Bei der Ionenimplantation bombardieren energiereiche Ionen den Siliziumwafer, beschädigen die Gitterstruktur und erzeugen einen amorphen Bereich.

  - Ausheilungsreparatur: Bei hohen Temperaturen werden die Atome innerhalb des amorphen Bereichs neu angeordnet, um die Gitterordnung wiederherzustellen. Dieser Prozess erfordert typischerweise einen Temperaturbereich von etwa 500 °C.

2. Aktivierung der Verunreinigung:

  - Dotierstoffmigration: Während des Glühprozesses injizierte Verunreinigungsatome wandern von den Zwischengitterplätzen zu den Gitterplätzen und erzeugen so effektiv Dotierung.

  - Aktivierungstemperatur: Die Aktivierung von Verunreinigungen erfordert typischerweise eine höhere Temperatur, etwa 950 °C. Höhere Temperaturen führen zu höheren Aktivierungsraten der Verunreinigung, übermäßig hohe Temperaturen können jedoch zu einer übermäßigen Diffusion der Verunreinigung führen und die Geräteleistung beeinträchtigen.

3. Filmmodifikation:

  - Verdichtung: Durch Tempern können lose Filme verdichtet und ihre Eigenschaften beim Trocken- oder Nassätzen verändert werden.

  - High-k-Gate-Dielektrika: Post Deposition Annealing (PDA) nach dem Wachstum von High-k-Gate-Dielektrika kann die dielektrischen Eigenschaften verbessern, den Gate-Leckstrom reduzieren und die Dielektrizitätskonstante erhöhen.

4. Metallsilizidbildung:

  - Legierungsphase: Metallfilme (z. B. Kobalt, Nickel und Titan) reagieren mit Silizium unter Bildung von Legierungen. Unterschiedliche Glühtemperaturbedingungen führen zur Bildung unterschiedlicher Legierungsphasen.

  - Leistungsoptimierung: Durch die Steuerung der Glühtemperatur und -zeit können Legierungsphasen mit geringem Kontaktwiderstand und Körperwiderstand erreicht werden.

Verschiedene Arten von Glühprozessen

1. Hochtemperaturofenglühen:

Merkmale: Traditionelle Glühmethode mit hoher Temperatur (normalerweise über 1000 °C) und langer Glühzeit (mehrere Stunden).

Anwendung: Geeignet für Anwendungen, die ein hohes Wärmebudget erfordern, wie z. B. SOI-Substratvorbereitung und tiefe N-Well-Diffusion.

2. Schnelles thermisches Glühen (RTA):

Merkmale: Durch die Ausnutzung der Eigenschaften des schnellen Erhitzens und Abkühlens kann das Glühen in kurzer Zeit abgeschlossen werden, normalerweise bei einer Temperatur von etwa 1000 °C und einer Zeit von Sekunden.

Anwendung: Besonders geeignet für die Bildung ultraflacher Verbindungen, kann die übermäßige Diffusion von Verunreinigungen wirksam reduzieren und ist ein unverzichtbarer Bestandteil der fortschrittlichen Knotenfertigung.

3. Flash Lamp Annealing (FLA):

Merkmale: Verwenden Sie hochintensive Blitzlampen, um die Oberfläche von Siliziumwafern in sehr kurzer Zeit (Millisekunden) zu erhitzen, um ein schnelles Aushärten zu erreichen.

Anwendung: Geeignet für eine ultraflache Dotierungsaktivierung mit Linienbreiten unter 20 nm, wodurch die Diffusion von Verunreinigungen minimiert und gleichzeitig eine hohe Aktivierungsrate für Verunreinigungen aufrechterhalten werden kann.

4. Laser Spike Annealing (LSA):

Merkmale: Verwenden Sie eine Laserlichtquelle, um die Oberfläche des Siliziumwafers in sehr kurzer Zeit (Mikrosekunden) zu erhitzen, um eine lokalisierte und hochpräzise Ausheilung zu erreichen.

Anwendung: Besonders geeignet für fortgeschrittene Prozessknoten, die eine hochpräzise Steuerung erfordern, wie z. B. die Herstellung von FinFET- und High-k/Metal-Gate-Geräten (HKMG).

Semicorex bietet hohe QualitätCVD-SiC/TaC-Beschichtungsteilezum thermischen Glühen. Wenn Sie Fragen haben oder zusätzliche Informationen benötigen, zögern Sie bitte nicht, mit uns Kontakt aufzunehmen.

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