Быстрые термические процессы (RTP)

Быстрые термические процессы (RTP) в последние годы набирают популярность и охватывают широкий спектр операций в микро- и наноэлектронике.

Общее описание быстрых термических процессов

Быстрая термическая обработка – это процесс производства полупроводников, который предполагает нагрев кремниевых или иных пластин до значительных температур (более тысячи градусов Цельсия) на протяжении нескольких секунд или меньше. В процессе охлаждения температура должна постепенно снижаться. Это позволит предотвратить деформацию и поломку подложки из-за теплового удара. Оптимально быстрые темпы нагрева, как правило, достигаются высокоинтенсивными лампами или лазерами. Технология используется в промышленных процессах производства полупроводниковых изделий с целью активации легирующих веществ или изменения состояния (фазы) материалов для повышения требуемых характеристик (например, проводимости).

Серьезная проблема в быстрой термической обработке – это обеспечение точного измерения температуры пластины и ее контроль. Измерение температуры окружающей среды с помощью термопары стал возможен лишь недавно, поскольку скорости линейного изменения температуры не позволяют пластине достичь теплового равновесия с технологической камерой.

В зависимости от нескольких факторов, в том числе от температуры/времени воздействия в конкретный момент производственной последовательности, для быстрой термической обработки может применяться одна из следующих технологий:

• Быстрый тепловой обжиг (RTA)
• Быстрое термическое окисление (RTO)
• Быстрое термическое азотирование (RTN)
• Быстрая термическая диффузия (RTD)
• Быстрое термохимическое осаждение из паровой фазы (RTCVD)

Если подходить к классификации с иной стороны, методики быстрой термической обработки целесообразно разделить на 3 вида:

• резидентные – характеристики и сама структура материала изменяется лишь благодаря воздействию температуры;
• поверхностные – характеристики и структура материала трансформируются не только за счет нагревания, но и за счет воздействия газов в камере;
• быстрое тепловое химическое осаждение паров (RTCVD).

Следует отметить, что первый вид процессов применяют для послеимплантационного отжига, вжигания омических контактов на пластине, диффузии легирующей примеси, второй вид – для окисления, нитридизации, селенизации, карбонизации кремния. Метод RTCVD используют для создания на пластинах (подложках) пленок графена, гексагонального нитрида бора, поликремния и т.д.

Быстрый тепловой отжиг

Быстрый термический отжиг пластин (RTA) – это процесс, применяемы при производстве полупроводниковых изделий, который заключается в нагреве одной пластины за один раз, чтобы повлиять на ее электрические характеристики. Пластины можно нагревать, чтобы активировать легирующие примеси, изменять границы раздела пленка-пленка или подложка-пленка, уплотнять осажденные пленки, изменять состояния выращенных пленок, восстанавливать повреждения от ионной имплантации, перемещать легирующие примеси или вытеснять легирующие примеси из одной пленки в другую, или из пленки в подложку.

Быстрый отжиг пластин выполняется оборудованием, которое осуществляет нагревание одной пластины за один раз с помощью лампы, горячего патрона или горячей плиты, рядом с которой установлена ​​пластина. В отличие от печных отжигов, он короток по продолжительности. При этом опускаются такие факторы, как однородность температуры и процесса, измерение и контроль температуры, а также напряжение пластины.

Быстрое термическое окисление (RTO)

Термическое окисление необходимо для получения маскирующих пленок на кремнии, изоляции интегральных микросхем и так далее. Уже при комнатной температуре поверхность кремния покрывается пленкой диоксида кремния, но для утолщения этой пленки необходимо термически обработать поверхность. Это обеспечивается технологией быстрой термической обработки.

Быстрое тепловое химическое осаждение из газовой фазы (RTCVD)

Быстрое тепловое химическое осаждение из газовой фазы  (RTCVD) – процесс, в котором применяются лампы накаливания или иные источники температуры для нагрева подложки без разогрева газообразной смеси, что дает возможность минимизировать различные реакции в газовой фазе. 

Компания МИНАТЕХ представляет на рынке французского производителя ANNEALSYS.