O que é recozimento térmico

O processo de recozimento, também conhecido como Recozimento Térmico, é uma etapa crucial na fabricação de semicondutores. Ele melhora as propriedades elétricas e mecânicas dos materiais, submetendo as pastilhas de silício a altas temperaturas. Os principais objetivos do recozimento são reparar danos na rede, ativar dopantes, modificar propriedades do filme e criar silicietos metálicos. Vários equipamentos comuns usados ​​em processos de recozimento incluem peças personalizadas revestidas com SiC, comoempresário, capas, etc fornecido pela Semicorex.

Princípios Básicos do Processo de Recozimento

O princípio fundamental do processo de recozimento é utilizar energia térmica em altas temperaturas para reorganizar os átomos dentro do material, conseguindo assim mudanças físicas e químicas específicas. Envolve principalmente os seguintes aspectos:

1. Reparação de danos na estrutura:

  - Implantação iônica: íons de alta energia bombardeiam o wafer de silício durante a implantação iônica, causando danos à estrutura da rede e criando uma área amorfa.

  - Reparo de recozimento: Em altas temperaturas, os átomos dentro da área amorfa são reorganizados para restaurar a ordem da rede. Este processo normalmente requer uma faixa de temperatura de cerca de 500°C.

2. Ativação de impurezas:

  - Migração de dopantes: átomos de impureza injetados durante o processo de recozimento migram dos sítios intersticiais para os sítios da rede, criando efetivamente dopagem.

  - Temperatura de ativação: A ativação de impurezas normalmente requer uma temperatura mais alta, em torno de 950°C. Temperaturas mais altas levam a maiores taxas de ativação da impureza, mas temperaturas excessivamente altas podem causar difusão excessiva de impurezas, afetando o desempenho do dispositivo.

3. Modificação do filme:

  - Densificação: O recozimento pode densificar filmes soltos e alterar suas propriedades durante o ataque a seco ou úmido.

  - Dielétricos de porta de alto k: O recozimento pós-deposição (PDA) após o crescimento de dielétricos de porta de alto k pode melhorar as propriedades dielétricas, reduzir a corrente de fuga da porta e aumentar a constante dielétrica.

4. Formação de siliceto metálico:

  - Fase de liga: Filmes metálicos (por exemplo, cobalto, níquel e titânio) reagem com o silício para formar ligas. Diferentes condições de temperatura de recozimento levam à formação de várias fases da liga.

  - Otimização de desempenho: Ao controlar a temperatura e o tempo de recozimento, podem ser alcançadas fases de liga com baixa resistência de contato e resistência do corpo.

Diferentes tipos de processos de recozimento

1. Recozimento em forno de alta temperatura:

Características: Método de recozimento tradicional com alta temperatura (geralmente acima de 1000°C) e longo tempo de recozimento (várias horas).

Aplicação: Adequado para aplicações que exigem alto orçamento térmico, como preparação de substrato SOI e difusão profunda em n poços.

2. Recozimento térmico rápido (RTA):

Características: Aproveitando as características de aquecimento e resfriamento rápidos, o recozimento pode ser concluído em um curto espaço de tempo, geralmente a uma temperatura em torno de 1000°C e um tempo de segundos.

Aplicação: Particularmente adequado para a formação de junções ultra-superficiais, pode efetivamente reduzir a difusão excessiva de impurezas e é uma parte indispensável da fabricação avançada de nós.

3. Recozimento da lâmpada flash (FLA):

Características: Use lâmpadas flash de alta intensidade para aquecer a superfície das pastilhas de silício em um tempo muito curto (milissegundos) para obter um recozimento rápido.

Aplicação: Adequado para ativação de dopagem ultra-rasa com largura de linha abaixo de 20 nm, o que pode minimizar a difusão de impurezas enquanto mantém uma alta taxa de ativação de impurezas.

4. Recozimento de pico a laser (LSA):

Características: Use fonte de luz laser para aquecer a superfície do wafer de silício em um tempo muito curto (microssegundos) para obter recozimento localizado e de alta precisão.

Aplicação: Especialmente adequado para nós de processos avançados que exigem controle de alta precisão, como a fabricação de dispositivos FinFET e high-k/metal gate (HKMG).

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