1. 개요
열처리라고도 알려진 가열은 일반적으로 알루미늄의 녹는점보다 높은 고온에서 작동하는 제조 절차를 의미합니다.
가열 공정은 일반적으로 고온의 용광로에서 이루어지며, 반도체 제조에 있어 산화, 불순물 확산, 결정 결함 수리를 위한 어닐링 등의 주요 공정이 포함됩니다.
산화(Oxidation) : 실리콘 웨이퍼를 산소나 수증기 등의 산화제 분위기에 넣어 고온 열처리함으로써 실리콘 웨이퍼 표면에서 화학반응을 일으켜 산화막을 형성하는 공정이다.
불순물 확산: 공정 요구 사항에 따라 실리콘 기판에 불순물 원소를 도입하여 특정 농도 분포를 갖도록 고온 조건에서 열 확산 원리를 사용하여 실리콘 재료의 전기적 특성을 변경하는 것을 말합니다.
어닐링(Annealing)이란 이온 주입으로 인해 발생한 격자 결함을 복구하기 위해 이온 주입 후 실리콘 웨이퍼를 가열하는 공정을 말합니다.
산화/확산/어닐링에 사용되는 장비에는 세 가지 기본 유형이 있습니다.
- 수평로;
- 수직로;
- 급속가열로 : 급속열처리설비
기존 열처리 공정은 이온 주입으로 인한 손상을 제거하기 위해 주로 장기간 고온 처리를 사용하지만 결함 제거가 불완전하고 주입된 불순물의 활성화 효율이 낮다는 단점이 있다.
또한, 높은 어닐링 온도와 오랜 시간으로 인해 불순물 재분포가 발생할 가능성이 높아 다량의 불순물이 확산되어 얕은 접합 및 좁은 불순물 분포 요건을 충족하지 못합니다.
급속열처리(RTP) 장비를 이용한 이온주입 웨이퍼의 급속열처리는 매우 짧은 시간에 웨이퍼 전체를 특정 온도(일반적으로 400~1300°C)까지 가열하는 열처리 방식이다.
노 가열 어닐링과 비교하여 열 예산이 적고 도핑 영역에서 불순물 이동 범위가 작으며 오염이 적고 처리 시간이 단축된다는 장점이 있습니다.
급속 열 어닐링 공정은 다양한 에너지원을 사용할 수 있으며 어닐링 시간 범위는 매우 넓습니다(램프 어닐링, 레이저 어닐링 등과 같이 100~10-9초). 불순물 재분배를 효과적으로 억제하면서 불순물을 완전히 활성화할 수 있습니다. 이는 현재 웨이퍼 직경이 200mm보다 큰 고급 집적 회로 제조 공정에 널리 사용됩니다.
2. 2차 가열과정
2.1 산화과정
집적 회로 제조 공정에서 실리콘 산화막을 형성하는 방법에는 열 산화와 증착의 두 가지 방법이 있습니다.
산화공정은 열산화를 통해 실리콘 웨이퍼 표면에 SiO2를 형성하는 공정을 말한다. 열산화에 의해 형성된 SiO2 필름은 우수한 전기 절연성과 공정 가능성으로 인해 집적 회로 제조 공정에 널리 사용됩니다.
가장 중요한 응용 프로그램은 다음과 같습니다.
- 긁힘 및 오염으로부터 장치를 보호합니다.
- 전하 캐리어의 필드 격리 제한(표면 패시베이션)
- 게이트 산화물 또는 저장 셀 구조의 유전체 재료;
- 도핑 시 임플란트 마스킹;
- 금속 전도성 층 사이의 유전체 층.
(1)장치 보호 및 격리
웨이퍼(실리콘 웨이퍼) 표면에 성장한 SiO2는 실리콘 내의 민감한 장치를 격리하고 보호하는 효과적인 장벽 층 역할을 할 수 있습니다.
SiO2는 단단하고 비다공성(밀도) 물질이기 때문에 실리콘 표면에서 활성 장치를 효과적으로 분리하는 데 사용할 수 있습니다. 단단한 SiO2 층은 제조 과정에서 발생할 수 있는 긁힘과 손상으로부터 실리콘 웨이퍼를 보호합니다.
(2)표면 패시베이션
표면 패시베이션 열적으로 성장한 SiO2의 주요 장점은 표면 패시베이션으로 알려진 효과인 댕글링 본드를 제한하여 실리콘의 표면 상태 밀도를 줄일 수 있다는 것입니다.
전기적 열화를 방지하고 습기, 이온 또는 기타 외부 오염물질로 인한 누설 전류 경로를 줄입니다. 견고한 SiO2 층은 후가공 시 발생할 수 있는 스크래치 및 공정 손상으로부터 Si를 보호합니다.
Si 표면에 성장된 SiO2 층은 Si 표면의 전기 활성 오염 물질(이동 이온 오염)을 결합할 수 있습니다. 패시베이션은 접합 소자의 누설 전류를 제어하고 안정적인 게이트 산화물을 성장시키는 데에도 중요합니다.
고품질 패시베이션 층인 산화물 층은 균일한 두께, 핀홀 및 보이드 없음과 같은 품질 요구 사항을 갖습니다.
Si 표면 보호층으로 산화물층을 사용하는 또 다른 요인은 산화물층의 두께이다. 산화층은 실리콘 표면의 전하 축적으로 인해 금속층이 충전되는 것을 방지할 수 있을 만큼 충분히 두꺼워야 하는데, 이는 일반 커패시터의 전하 저장 및 항복 특성과 유사합니다.
SiO2는 또한 Si와 매우 유사한 열팽창 계수를 가지고 있습니다. 실리콘 웨이퍼는 고온 공정 중에 팽창하고 냉각 중에 수축합니다.
SiO2는 Si와 매우 유사한 속도로 팽창하거나 수축하므로 열 공정 중 실리콘 웨이퍼의 뒤틀림이 최소화됩니다. 이는 또한 막 응력으로 인해 실리콘 표면에서 산화막이 분리되는 것을 방지합니다.
(3)게이트 산화물 유전체
MOS 기술에서 가장 일반적으로 사용되는 중요한 게이트 산화물 구조의 경우 매우 얇은 산화물 층이 유전체 재료로 사용됩니다. 게이트 산화막과 그 아래의 Si는 품질이 좋고 안정성이 높은 특성을 가지므로 일반적으로 게이트 산화막은 열 성장을 통해 얻어집니다.
SiO2는 높은 절연내력(107V/m)과 높은 저항률(약 1017Ω·cm)을 가지고 있습니다.
MOS 장치 신뢰성의 핵심은 게이트 산화막의 무결성입니다. MOS 장치의 게이트 구조는 전류의 흐름을 제어합니다. 이 산화물은 전계효과 기술을 기반으로 한 마이크로칩의 기능을 위한 기반이 되기 때문에,
따라서 고품질, 우수한 필름 두께 균일성 및 불순물이 없는 것이 기본 요구 사항입니다. 게이트 산화물 구조의 기능을 저하시킬 수 있는 모든 오염은 엄격하게 제어되어야 합니다.
(4)도핑 장벽
SiO2는 실리콘 표면의 선택적 도핑을 위한 효과적인 마스킹 층으로 사용될 수 있습니다. 실리콘 표면에 산화막이 형성되면 마스크 투명 부분의 SiO2를 식각하여 도핑 물질이 실리콘 웨이퍼에 들어갈 수 있는 창을 형성합니다.
창이 없는 곳에서는 산화물이 실리콘 표면을 보호하고 불순물이 확산되는 것을 방지하여 선택적 불순물 주입이 가능합니다.
도펀트는 Si에 비해 SiO2에서 느리게 이동하므로 도펀트를 차단하려면 얇은 산화물 층만 필요합니다(이 속도는 온도에 따라 다름).
이온 주입이 필요한 영역에는 얇은 산화물 층(예: 150Å 두께)을 사용할 수도 있으며, 이는 실리콘 표면의 손상을 최소화하는 데 사용할 수 있습니다.
또한 채널링 효과를 줄여 불순물 주입 중에 접합 깊이를 더 잘 제어할 수 있습니다. 주입 후, 불산을 사용하여 산화물을 선택적으로 제거하여 실리콘 표면을 다시 평평하게 만들 수 있습니다.
(5)금속층 사이의 유전체층
SiO2는 정상적인 조건에서는 전기를 전도하지 않으므로 마이크로 칩의 금속층 사이에 효과적인 절연체입니다. SiO2는 와이어의 절연체가 단락을 방지할 수 있는 것처럼 상부 금속층과 하부 금속층 사이의 단락을 방지할 수 있습니다.
산화물의 품질 요구 사항은 핀홀과 공극이 없어야 한다는 것입니다. 보다 효과적인 유동성을 얻기 위해 종종 도핑되어 오염 확산을 더 잘 최소화할 수 있습니다. 이는 일반적으로 열 성장보다는 화학 기상 증착에 의해 얻어집니다.
반응 가스에 따라 산화 공정은 일반적으로 다음과 같이 나뉩니다.
- 건식 산소 산화: Si + O2→SiO2;
- 습식 산소 산화: 2H2O(수증기) + Si→SiO2+2H2;
- 염소 도핑 산화: 염화수소(HCl), 디클로로에틸렌 DCE(C2H2Cl2) 또는 그 유도체와 같은 염소 가스를 산소에 첨가하여 산화 속도와 산화물 층의 품질을 향상시킵니다.
(1)건식산소산화공정: 반응가스 중의 산소 분자는 이미 형성된 산화물층을 통해 확산되어 SiO2와 Si의 계면에 도달하여 Si와 반응하여 SiO2층을 형성합니다.
건식산소산화법으로 제조된 SiO2는 치밀한 구조, 균일한 두께, 주입 및 확산에 대한 강력한 마스킹 능력, 높은 공정 반복성을 가지고 있습니다. 단점은 성장 속도가 느리다는 것입니다.
이 방법은 일반적으로 게이트 유전체 산화, 얇은 버퍼층 산화와 같은 고품질 산화에 사용되거나 두꺼운 버퍼층 산화 중에 산화를 시작하고 산화를 종료하는 데 사용됩니다.
(2)습식 산소 산화 공정: 수증기는 산소 중에 직접 운반될 수도 있고, 수소와 산소의 반응을 통해 얻을 수도 있습니다. 산화 속도는 수소 또는 수증기와 산소의 분압 비율을 조정하여 변경할 수 있습니다.
안전을 보장하기 위해 수소 대 산소의 비율은 1.88:1을 초과해서는 안 됩니다. 습식 산소 산화는 반응 가스에 산소와 수증기가 모두 존재하기 때문에 발생하며 수증기는 고온에서 산화수소(H2O)로 분해됩니다.
산화규소에서 산화수소의 확산 속도는 산소의 확산 속도보다 훨씬 빠르므로 습식 산소 산화 속도는 건식 산소 산화 속도보다 약 10배 정도 높습니다.
(3)염소 첨가 산화 공정: 전통적인 건식 산소 산화 및 습식 산소 산화 외에도 염화수소(HCl), 디클로로에틸렌 DCE(C2H2Cl2) 또는 그 유도체와 같은 염소 가스를 산소에 첨가하여 산화 속도 및 산화물 층의 품질을 향상시킬 수 있습니다. .
산화 속도가 증가하는 주된 이유는 산화를 위해 염소를 첨가할 때 반응물에 산화를 촉진할 수 있는 수증기가 포함되어 있을 뿐만 아니라 Si와 SiO2 사이의 계면 근처에 염소가 축적되기 때문입니다. 산소가 존재하면 클로로실리콘 화합물은 쉽게 산화규소로 전환되어 산화를 촉진할 수 있습니다.
산화물층 품질이 향상되는 주된 이유는 산화물층의 염소 원자가 나트륨 이온의 활성을 정화하여 장비 및 공정 원료의 나트륨 이온 오염으로 인한 산화 결함을 줄일 수 있기 때문입니다. 따라서 염소 도핑은 대부분의 건식 산소 산화 공정에 관여합니다.
2.2 확산과정
전통적인 확산은 물질이 고르게 분포될 때까지 농도가 높은 영역에서 농도가 낮은 영역으로 물질이 이동하는 것을 의미합니다. 확산 과정은 Fick의 법칙을 따릅니다. 확산은 둘 이상의 물질 사이에서 발생할 수 있으며, 서로 다른 영역 사이의 농도와 온도 차이로 인해 물질이 균일한 평형 상태로 분포됩니다.
반도체 재료의 가장 중요한 특성 중 하나는 다양한 유형이나 농도의 도펀트를 추가하여 전도성을 조정할 수 있다는 것입니다. 집적 회로 제조에서 이 공정은 일반적으로 도핑 또는 확산 공정을 통해 달성됩니다.
설계 목표에 따라 실리콘, 게르마늄 또는 III-V 화합물과 같은 반도체 재료는 도너 불순물 또는 억셉터 불순물을 도핑하여 N형 또는 P형이라는 두 가지 서로 다른 반도체 특성을 얻을 수 있습니다.
반도체 도핑은 주로 확산 또는 이온 주입의 두 가지 방법을 통해 수행되며 각각 고유한 특성을 갖습니다.
확산 도핑은 비용이 저렴하지만 도핑 물질의 농도와 깊이를 정밀하게 제어할 수 없습니다.
이온 주입은 상대적으로 비용이 많이 들지만, 도펀트 농도 프로파일을 정밀하게 제어할 수 있습니다.
1970년대 이전에는 집적회로 그래픽의 형상 크기가 10μm 정도였으며, 도핑에는 전통적인 열확산 기술이 일반적으로 사용되었습니다.
확산 공정은 주로 반도체 재료를 개질하는 데 사용됩니다. 다양한 물질을 반도체 재료에 확산시킴으로써 전도성 및 기타 물리적 특성을 변경할 수 있습니다.
예를 들어, 3가 원소인 붕소를 실리콘에 확산시켜 P형 반도체를 형성합니다. 5가 원소인 인이나 비소를 도핑하면 N형 반도체가 형성된다. 정공 수가 많은 P형 반도체와 전자 수가 많은 N형 반도체가 접촉하면 PN 접합이 형성됩니다.
형상 크기가 줄어들면 등방성 확산 공정을 통해 도펀트가 차폐 산화물 층의 반대쪽으로 확산되어 인접한 영역 사이에 단락이 발생할 수 있습니다.
일부 특별한 용도(예: 균일하게 분포된 고전압 저항 영역을 형성하기 위한 장기 확산)를 제외하고 확산 공정은 점차 이온 주입으로 대체되었습니다.
그러나 10nm 이하 기술 세대에서는 3차원 핀 전계 효과 트랜지스터(FinFET) 장치의 핀 크기가 매우 작기 때문에 이온 주입으로 인해 작은 구조가 손상될 수 있습니다. 고체 소스 확산 공정을 사용하면 이 문제를 해결할 수 있습니다.
2.3 분해과정
어닐링 공정은 열 어닐링이라고도 합니다. 공정은 특정 공정 목적을 달성하기 위해 실리콘 웨이퍼를 일정 시간 동안 고온 환경에 놓아 실리콘 웨이퍼 표면이나 내부의 미세 구조를 변경하는 것입니다.
어닐링 공정에서 가장 중요한 매개변수는 온도와 시간입니다. 온도가 높을수록, 시간이 길어질수록 열 예산도 높아집니다.
실제 집적 회로 제조 공정에서는 열 예산이 엄격하게 제어됩니다. 공정 흐름에 여러 어닐링 공정이 있는 경우 열 예산은 여러 열처리의 중첩으로 표현될 수 있습니다.
그러나 공정 노드의 소형화에 따라 전체 공정에서 허용되는 열적 예산은 점점 더 작아진다. 즉, 고온 열 공정의 온도가 낮아지고 시간도 짧아진다.
일반적으로 어닐링 공정은 이온 주입, 박막 증착, 금속 규화물 형성 및 기타 공정과 결합됩니다. 가장 일반적인 것은 이온 주입 후 열 어닐링입니다.
이온 주입은 기판 원자에 영향을 미쳐 원래 격자 구조에서 벗어나 기판 격자를 손상시킵니다. 열 어닐링은 이온 주입으로 인한 격자 손상을 복구할 수 있으며 주입된 불순물 원자를 격자 간격에서 격자 위치로 이동시켜 활성화할 수도 있습니다.
격자 손상 복구에 필요한 온도는 약 500°C이고, 불순물 활성화에 필요한 온도는 약 950°C입니다. 이론상으로는 어닐링 시간이 길고 온도가 높을수록 불순물의 활성화율은 높아지지만, 열적 예산이 너무 높으면 불순물이 과도하게 확산되어 공정을 제어할 수 없게 되어 궁극적으로 소자 및 회로 성능이 저하되는 원인이 됩니다.
따라서 제조 기술의 발전에 따라 전통적인 장기로 어닐링은 점차 급속 열 어닐링(RTA)으로 대체되었습니다.
제조 공정에서 일부 특정 필름은 필름의 특정 물리적 또는 화학적 특성을 변경하기 위해 증착 후 열 어닐링 공정을 거쳐야 합니다. 예를 들어, 느슨한 필름은 밀도가 높아져 건식 또는 습식 에칭 속도가 변경됩니다.
일반적으로 사용되는 또 다른 어닐링 공정은 금속 규화물 형성 중에 발생합니다. 실리콘 웨이퍼 표면에 코발트, 니켈, 티타늄 등의 금속막을 스퍼터링하고, 상대적으로 낮은 온도에서 급속 열 어닐링을 거쳐 금속과 실리콘이 합금을 형성할 수 있다.
특정 금속은 서로 다른 온도 조건에서 서로 다른 합금상을 형성합니다. 일반적으로 공정 중 접촉저항과 체저항이 낮은 합금상을 형성하는 것이 바람직하다.
다양한 열 예산 요구 사항에 따라 어닐링 공정은 고온로 어닐링과 급속 열 어닐링으로 구분됩니다.
- 고온로 튜브 어닐링:
고온, 긴 어닐링 시간 및 높은 예산을 갖춘 전통적인 어닐링 방법입니다.
SOI 기판 준비를 위한 산소 주입 분리 기술 및 딥웰 확산 공정과 같은 일부 특수 공정에서 널리 사용됩니다. 이러한 공정에서는 일반적으로 완벽한 격자 또는 균일한 불순물 분포를 얻기 위해 더 높은 열 예산이 필요합니다.
- 급속 열 어닐링:
이는 목표 온도에서 매우 빠른 가열/냉각 및 짧은 체류를 통해 실리콘 웨이퍼를 처리하는 프로세스로, 때로는 급속 열 처리(RTP)라고도 합니다.
매우 얕은 접합을 형성하는 과정에서 급속 열 어닐링은 격자 결함 복구, 불순물 활성화 및 불순물 확산 최소화 사이의 절충 최적화를 달성하며 첨단 기술 노드의 제조 공정에서 필수 불가결합니다.
온도 상승/하강 과정과 목표 온도에서의 단기 체류가 함께 급속 열 어닐링의 열 예산을 구성합니다.
전통적인 급속 열 어닐링의 온도는 약 1000°C이며 몇 초 정도 걸립니다. 최근에는 급속 열 어닐링에 대한 요구 사항이 점점 더 엄격해지고 있으며 플래시 어닐링, 스파이크 어닐링, 레이저 어닐링이 점차 발전하여 어닐링 시간이 밀리초에 도달하고 심지어 마이크로초 및 서브 마이크로초로 발전하는 경향이 있습니다.
3 . 세 가지 가열 공정 장비
3.1 확산 및 산화 장비
확산 공정은 주로 고온(보통 900-1200℃) 조건에서 열 확산 원리를 사용하여 불순물 원소를 실리콘 기판에 필요한 깊이로 통합하여 특정 농도 분포를 제공하고 전기적 특성을 변경합니다. 재료를 사용하여 반도체 장치 구조를 형성합니다.
실리콘 집적 회로 기술에서 확산 공정은 집적 회로의 저항기, 커패시터, 상호 연결 배선, 다이오드 및 트랜지스터와 같은 PN 접합 또는 구성 요소를 만드는 데 사용되며 구성 요소 간의 절연에도 사용됩니다.
도핑 농도 분포를 정확하게 제어할 수 없기 때문에 웨이퍼 직경이 200mm 이상인 집적 회로 제조에서는 확산 공정이 점차 이온 주입 도핑 공정으로 대체되고 있지만 여전히 중공업에서는 소량 사용되고 있습니다. 도핑 과정.
전통적인 확산 장비는 주로 수평 확산로이며 소수의 수직 확산로도 있습니다.
수평 확산로:
웨이퍼 직경이 200mm 이하인 집적회로의 확산 공정에 널리 사용되는 열처리 장비입니다. 그 특징은 가열로 본체, 반응관, 웨이퍼를 운반하는 석영 보트가 모두 수평으로 배치되어 웨이퍼 간 균일성이 좋은 공정 특성을 가지고 있다는 것입니다.
이는 집적 회로 생산 라인의 중요한 프론트 엔드 장비 중 하나일 뿐만 아니라 개별 장치, 전력 전자 장치, 광전자 장치 및 광섬유와 같은 산업의 확산, 산화, 어닐링, 합금 및 기타 공정에도 널리 사용됩니다. .
수직확산로:
일반적으로 수직로라고 불리는 직경 200mm, 300mm 웨이퍼의 집적회로 공정에 사용되는 배치 열처리 장비를 말한다.
수직 확산로의 구조적 특징은 가열로 본체, 반응관, 웨이퍼를 운반하는 석영 보트가 모두 수직으로 배치되고 웨이퍼는 수평으로 배치된다는 것입니다. 이는 웨이퍼 내 균일성, 높은 수준의 자동화, 안정적인 시스템 성능 등의 특성을 갖고 있어 대규모 집적 회로 생산 라인의 요구를 충족할 수 있습니다.
수직형 확산로는 반도체 집적회로 생산라인의 중요한 장비 중 하나로, 전력전자소자(IGBT) 등 관련 공정에도 널리 사용된다.
수직형 확산로는 건식 산소 산화, 수소-산소 합성 산화, 실리콘 산질화물 산화 등의 산화 공정과 이산화 실리콘, 폴리 실리콘, 질화 실리콘(Si3N4) 등의 박막 성장 공정, 원자층 증착에 적용 가능합니다.
또한 고온 어닐링, 구리 어닐링 및 합금 공정에도 일반적으로 사용됩니다. 확산 공정 측면에서 수직 확산로는 때때로 무거운 도핑 공정에도 사용됩니다.
3.2 급속 어닐링 장비
급속열처리(RTP) 장비는 웨이퍼의 온도를 공정에서 요구하는 온도(200~1300°C)까지 빠르게 올리고 빠르게 냉각할 수 있는 단일 웨이퍼 열처리 장비다. 가열/냉각 속도는 일반적으로 20~250°C/s입니다.
RTP 장비는 광범위한 에너지원 및 어닐링 시간 외에도 탁월한 열수지 제어 및 향상된 표면 균일성(특히 대형 웨이퍼의 경우), 이온 주입으로 인한 웨이퍼 손상 복구, 여러 챔버에서 서로 다른 프로세스 단계를 동시에 실행할 수 있습니다.
또한 RTP 장비는 공정 가스를 유연하고 신속하게 변환 및 조정할 수 있으므로 동일한 열처리 공정에서 여러 열처리 공정을 완료할 수 있습니다.
RTP 장비는 급속 열 어닐링(RTA)에 가장 일반적으로 사용됩니다. 이온 주입 후, 이온 주입으로 인한 손상을 복구하고, 도핑된 양성자를 활성화하며, 불순물 확산을 효과적으로 억제하기 위해 RTP 장비가 필요합니다.
일반적으로 격자 결함을 복구하는 데 필요한 온도는 약 500°C인 반면, 도핑된 원자를 활성화하는 데는 950°C가 필요합니다. 불순물의 활성화는 시간과 온도와 관련이 있습니다. 시간이 길고 온도가 높을수록 불순물이 더욱 완전하게 활성화되지만 불순물의 확산을 억제하는 데는 도움이 되지 않습니다.
RTP 장비는 빠른 온도 상승/하강 및 짧은 지속 시간의 특성을 가지므로 이온 주입 후 어닐링 공정은 격자 결함 복구, 불순물 활성화 및 불순물 확산 억제 중에서 최적의 매개변수 선택을 달성할 수 있습니다.
RTA는 크게 다음 4가지로 분류됩니다.:
(1)스파이크 어닐링
급속 가열/냉각 과정에 중점을 두고 있으나 기본적으로 보온 과정이 없는 것이 특징입니다. 스파이크 어닐링은 매우 짧은 시간 동안 고온 지점에 머물며 주요 기능은 도핑 원소를 활성화하는 것입니다.
실제 적용에서 웨이퍼는 일정한 대기 온도 지점에서 빠르게 가열되기 시작하고 목표 온도 지점에 도달한 후 즉시 냉각됩니다.
목표 온도점(즉, 최고 온도점)에서의 유지 시간이 매우 짧기 때문에 어닐링 공정은 불순물 활성화 정도를 최대화하고 불순물 확산 정도를 최소화하면서 결함 어닐링 복구 특성이 양호하여 더 높은 효율을 얻을 수 있습니다. 결합 품질과 낮은 누설 전류.
스파이크 어닐링은 65nm 이후의 초얕은 접합 공정에 널리 사용됩니다. 스파이크 어닐링의 공정 매개변수에는 주로 공정 후 최고 온도, 최고 체류 시간, 온도 발산 및 웨이퍼 저항이 포함됩니다.
피크 체류 시간은 짧을수록 좋습니다. 이는 주로 온도 제어 시스템의 가열/냉각 속도에 따라 다르지만, 선택한 공정 가스 분위기도 때때로 특정 영향을 미칩니다.
예를 들어, 헬륨은 원자량이 적고 확산 속도가 빨라 빠르고 균일한 열 전달에 도움이 되며 피크 폭이나 피크 체류 시간을 줄일 수 있습니다. 따라서 헬륨은 때때로 가열 및 냉각을 돕기 위해 선택됩니다.
(2)램프 어닐링
램프 어닐링 기술이 널리 사용됩니다. 할로겐 램프는 일반적으로 급속 어닐링 열원으로 사용됩니다. 높은 가열/냉각 속도와 정밀한 온도 제어는 65nm 이상의 제조 공정 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
그러나 45nm 공정의 엄격한 요구사항을 완전히 충족할 수는 없습니다(45nm 공정 이후 로직 LSI의 니켈-실리콘 접촉이 발생하면 웨이퍼는 밀리초 내에 200°C에서 1000°C 이상으로 빠르게 가열되어야 하며, 따라서 일반적으로 레이저 어닐링이 필요합니다.
(3)레이저 어닐링
레이저 어닐링(Laser Annealing)은 레이저를 직접 사용해 웨이퍼 표면의 온도를 실리콘 결정이 녹을 만큼 빠르게 올려 활성화시키는 공정이다.
레이저 어닐링의 장점은 매우 빠른 가열과 민감한 제어입니다. 필라멘트 가열이 필요하지 않으며 기본적으로 온도지연 및 필라멘트 수명에 문제가 없습니다.
그러나 기술적인 관점에서 볼 때 레이저 어닐링에는 누설 전류 및 잔류 결함 문제가 있으며 이는 장치 성능에도 일정한 영향을 미칩니다.
(4)플래시 어닐링
플래시 어닐링은 고강도 방사선을 사용하여 특정 예열 온도에서 웨이퍼에 스파이크 어닐링을 수행하는 어닐링 기술입니다.
웨이퍼를 600~800°C로 예열한 후 고강도 방사선을 사용하여 단시간 펄스 조사를 수행합니다. 웨이퍼의 최고 온도가 필요한 어닐링 온도에 도달하면 방사선이 즉시 꺼집니다.
RTP 장비는 고급 집적 회로 제조에 점점 더 많이 사용되고 있습니다.
RTP 장비는 RTA 공정에 널리 사용되는 것 외에도 급속 열 산화, 급속 열 질화, 급속 열확산, 급속 화학 기상 증착, 금속 규화물 생성 및 에피택셜 공정에도 사용되기 시작했습니다.
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게시 시간: 2024년 8월 27일