Sobre elementos de aquecimento semicondutores

O tratamento térmico é um dos processos essenciais e importantes no processo de semicondutores. O processo térmico é o processo de aplicação de energia térmica a um wafer, colocando-o em um ambiente preenchido com um gás específico, incluindo oxidação/difusão/recozimento, etc.

O equipamento de tratamento térmico é usado principalmente em quatro tipos de processos de oxidação, difusão, recozimento e liga.

Oxidaçãoé colocado na bolacha de silício na atmosfera de oxigênio ou vapor de água e outros oxidantes para tratamento térmico de alta temperatura, a reação química na superfície da bolacha para formar um processo de filme de óxido, é um dos mais amplamente utilizados no processo de circuito integrado do processo básico. O filme de oxidação tem uma ampla gama de usos, pode ser usado como uma camada de bloqueio para injeção de íons e camada de penetração de injeção (camada tampão de dano), passivação de superfície, materiais isolantes de porta e camada de proteção de dispositivo, camada de isolamento, estrutura de dispositivo da camada dielétrica e assim por diante.

Difusãoestá em condições de alta temperatura, o uso do princípio de difusão térmica de elementos de impureza de acordo com os requisitos do processo dopados no substrato de silício, de modo que tenha uma distribuição de concentração específica, para alterar as características elétricas do material, a formação da estrutura do dispositivo semicondutor. No processo de circuito integrado de silício, o processo de difusão é usado para fazer junção PN ou constituir circuitos integrados na resistência, capacitância, fiação de interconexão, diodos e transistores e outros dispositivos.

recozimento, também conhecido como recozimento térmico, processo de circuito integrado, tudo em nitrogênio e outra atmosfera inativa no processo de tratamento térmico pode ser chamado de recozimento, seu papel é principalmente eliminar defeitos de treliça e eliminar danos de treliça à estrutura de silício.

Ligaé um tratamento térmico de baixa temperatura geralmente necessário para colocar bolachas de silício em um gás inerte ou atmosfera de argônio para formar uma boa base para os metais (Al e Cu) e o substrato de silício, bem como para estabilizar a estrutura cristalina da fiação de Cu e remover impurezas, melhorando assim a confiabilidade da fiação.

De acordo com a forma do equipamento, o equipamento de tratamento térmico pode ser dividido em forno vertical, forno horizontal e forno de processamento térmico rápido (Rapid Thermal Processing, RTP).

Fornalha Vertical:O sistema de controle principal do forno vertical é dividido em cinco partes: tubo do forno, sistema de transferência de wafer, sistema de distribuição de gás, sistema de exaustão, sistema de controle. O tubo do forno é o local para o aquecimento de wafers de silício, que consistem em foles verticais de quartzo, fios de resistência de aquecimento de várias zonas e mangas de tubo de aquecimento. A principal função do sistema de transferência de wafer é carregar e descarregar wafers no tubo do forno. O carregamento e descarregamento de wafers é realizado por máquinas automáticas, que se movem entre a mesa do rack de wafer, a mesa do forno, a mesa de carregamento de wafer e a mesa de resfriamento. O sistema de distribuição de gás transfere o fluxo de gás correto para o tubo do forno e mantém a atmosfera dentro do forno. O sistema de gás residual está localizado em um orifício em uma extremidade do tubo do forno e é usado para remover completamente o gás e seus subprodutos. O sistema de controle (microcontrolador) controla todas as operações do forno, incluindo tempo de processo e controle de temperatura, sequência de etapas do processo, tipo de gás, taxa de fluxo de gás, taxa de aumento e queda de temperatura, carregamento e descarregamento de bolachas, etc. Cada microcontrolador faz interface com um computador host. Em comparação com os fornos horizontais, os fornos verticais reduzem a pegada e permitem melhor controle de temperatura e uniformidade.

Fornalha Horizontal:Seu tubo de quartzo é colocado na horizontal para colocar e aquecer os wafers de silício. Seu sistema de controle principal é dividido em 5 seções como o forno vertical.

Forno de Processamento Térmico Rápido (RTP): O Rapid Temperature Rising Furnace (RTP) é um pequeno sistema de aquecimento rápido que utiliza lâmpadas infravermelhas halógenas como fonte de calor para aumentar rapidamente a temperatura do wafer até a temperatura de processamento, reduzindo o tempo necessário para a estabilização do processo e resfriando o wafer rapidamente no final do processo. Comparado aos fornos verticais tradicionais, o RTP é mais avançado no controle de temperatura, com as principais diferenças sendo seus componentes de aquecimento rápido, dispositivos especiais de carregamento de wafer, resfriamento de ar forçado e melhores controladores de temperatura. O dispositivo especial de carregamento de wafer aumenta a folga entre os wafers, permitindo um aquecimento ou resfriamento mais uniforme entre os wafers. em vez de apenas controlar a atmosfera dentro do forno. Além disso, há uma compensação entre altos volumes de bolachas (150-200 bolachas) e taxas de rampa, e o RTP é adequado para lotes menores (50-100 bolachas) para aumentar as taxas de rampa porque menos bolachas estão sendo processadas ao mesmo tempo, e esse tamanho de lote menor também melhora o fluxo de ar local no processo.

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