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晶圆的热处理---热处理目的及主要制程
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2024-04-15 | 19 次浏览 | 分享到:

半导体制造过程的热处理,指的是将矽晶圆放置在充满氮气(N2)或氢气(Ar2)等惰性气体环境中施予热能的处理。

热处理包括在单纯的惰性气体中掺杂微量的氧气(O2),使产生薄薄一层氧化膜,同时进行处理;以及在单纯的惰性气体中掺杂微量的氢气(H2),促使热氧化膜与矽介面之间的电性安定,同时进行处理等。如图2-10-1所示,热处理具有各种制程及目的。

依目的分别的热处理制程

在“布植后热处理”中,将掺杂到矽表面附近的导电型不纯物,透过热扩散现象,使之进行再分布,借此达成不纯物分布在纵断面的需求。故此种热处理,需控制温度及处理时间。

在“加热再流动(Reflow)”中,将硼或磷、或者同时以硼和磷的低熔点BPSG膜(硼磷矽化玻璃)在高温下使呈流动态,使其在晶圆表面呈现平缓的状态。此种热处理,需控制BPSG内所含硼及磷的浓度、热处理温度、处理时间。

在“金属矽化热处理(矽金属化)”中,将镍(Ni)及矽(Si)进行热反应,形成矽化镍(NiSi2)。矽化锦可被堆积在M0S电晶体的闸极电极,以及源极、汲极扩散层的表面,用以降低层阻抗。

在“活性化”中,对晶圆加热使矽晶格产生震动,让离子注入后的导电型不纯物能够移动到正确的晶格点中,活化晶圆的电性。

在“界面安定化”中,在热氧化膜(SiO2)与矽(Si)之间界面上的不饱和键,填入氢原子(H)中止之,达成电性稳定。此种热处理使用以氮气稀释的氢气(合成气体)。在“合金化”(又称烧结)中,为了确保金属布线及矽之间的欧姆接点,而透过热处理产生共晶反应。

进行热处理的设备,如下页所示,分成“热处理炉(炉管)”及“灯管退火器(使用卤素灯的RTP装置)”两种。灯管退火器使用红外线灯管,以快速升降温,适合短时间进行高温热处理。