Введение
Быстро нагревает полупроводниковые пластины до высоких температур. Быстрая термическая обработка (RTP) — это технологический процесс в производстве полупроводников, при котором кремниевые пластины нагреваются до температур, превышающих 1000 °C, в течение не более нескольких секунд. Во время охлаждения температуру пластины необходимо снижать медленно, чтобы предотвратить образование дислокаций и разрушение пластины из-за теплового шока. Такие высокие скорости нагрева обычно достигаются с помощью ламп или лазеров высокой интенсивности. Эти процессы используются в широком спектре применений в производстве полупроводников, включая активацию примесей, термическое окисление, плавление металла и химическое осаждение из газовой фазы.
Rapid thermal processing (RTP) is a semiconductor manufacturing process which heats silicon wafers to temperatures exceeding 1,000°C for not more than a few seconds. During cooling wafer temperatures must be brought down slowly to prevent dislocations and wafer breakage due to thermal shock. Such rapid heating rates are often attained by high intensity lamps or lasers. These processes are used for a wide variety of applications in semiconductor manufacturing including dopant activation, thermal oxidation, metal reflow and chemical vapor deposition.
Контроль температуры
Одной из ключевых проблем при быстром термическом воздействии является точное измерение и контроль температуры подложки. Мониторинг окружающей среды с помощью термопары стал возможен лишь недавно, поскольку высокие скорости нагрева не позволяют подложке достичь теплового равновесия с технологической камерой. Один из способов контроля температуры предполагает использование пирометрии in situ для осуществления управления в реальном времени. Также применяется для плавления железа в целях сварки.
Быстрое тепловое отжигание
Быстрое термическое отжигание (RTA) в быстром термическом процессе – это технология, используемая при производстве полупроводниковых приборов, заключающаяся в нагреве одной пластины за раз для изменения её электрических свойств. Различные режимы термической обработки разрабатываются для достижения конкретных эффектов. Пластины нагревают для активации легирующих примесей, изменения интерфейсов «пленка-пленка» или «пленка-подложка», уплотнения осажденных пленок, модификации состояний выращенных пленок, восстановления повреждений, вызванных ионной имплантацией, перемещения легирующих примесей или внедрения их из одной пленки в другую или из пленки в подложку. Быстрое термическое отжигание выполняется на оборудовании, нагревающем одну пластину за раз с использованием нагревателей на основе ламп, горячей платформы или горячей пластины, к которой подносится пластина. В отличие от отжига в печи, этот процесс имеет небольшую продолжительность, обрабатывая каждую пластину в течение нескольких минут. Для достижения короткого времени отжига и высокой производительности приходится идти на компромиссы в отношении температуры и однородности процесса, точности измерения и контроля температуры, а также напряжений в пластине. Технология, подобная RTP, нашла применение в другой быстро развивающейся области – производстве солнечных элементов. Технология, при которой полупроводниковый образец нагревается за счет поглощения оптического излучения, стала применяться на многих этапах производства солнечных элементов, включая диффузию фосфора для формирования N/P-перехода и улавливания примесей, диффузию водорода для пассивации примесей и дефектов, а также формирование контактных слоев, наносимых трафаретной печатью с использованием Ag-пасты для переднего контакта и Al-пасты для заднего контакта.