在半導體制造中,退火工藝占據了一席重要的位置。作為一項精確且復雜的熱處理技術,退火不僅有利于優化材料的微觀結構和物理性能,也對芯片的整體性能和可靠性起著決定性作用。從修復晶格缺陷到推動雜質的分布,從增強材料穩定性到改進電性能,退火工藝無處不在。【快速退火爐】
什么叫晶圓退火工藝?【晶圓測溫系統】
晶圓退火工藝是一類熱處理過程,通過把晶圓加熱至一定溫度,且在這個溫度下保持一段時間,再以受控的速度冷卻,以達到改善材料的微觀結構和性能的效果。
溫度設定:退火溫度的挑選通常與材料的特性有關。溫度務必足夠高,便于容許原子重新排列,但是又不能過高,以防造成不可逆的損傷。
保溫時間:在符合退火溫度后,往往會在該溫度下保持一段時間,容許材料中原子移動和重新排列。這有助于消除晶格缺陷、添加晶粒大小等。
冷卻過程:退火過程的冷卻階段也非常關鍵。冷卻速率可以影響最后的晶體結構和性能。有的時候,慢速冷卻有助于維持所需要的結構;但在其它情形下,快速冷卻很有可能更為理想,這要根據具體的情形來設定。【快速退火爐】
晶圓退火工藝的類型?
爐管退火:
晶圓放置在一個特制的封閉的長管形爐膛內。這個爐膛一般由耐高溫的材料如石英制成。管爐的周圍包裹著電阻絲,能通過電阻加熱將爐膛加熱,精準測量和控制爐膛內的溫度,保證溫度分布均勻以達到所需要的退火溫度。
快速熱退火(RapidThermalAnnealing,RTA):
與傳統的管爐退火相比,RTA以迅速升溫和冷卻的能力而聞名。RTA通過使用強大的光源,如鹵素燈等,將光聚焦在晶圓上,立即將晶圓加熱至所需溫度,這個階段很有可能只需幾秒到幾十秒的時間。晶圓在其需溫度下維持保溫短暫的時間,又迅速冷卻到室溫。
激光退火:【快速退火爐】
激光退火是采用集中的激光束將材料局部加熱至極高溫度。特定波長和功率的激光束經過透鏡聚焦并掃描在目標表面,進行局部瞬間加熱。根據需求,調節目標區域保持在高溫下的時長,以后目標區域迅速冷卻至室
離子束退火:
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離子束退火是一類應用高能離子束加熱晶圓表層的技術。離子束退火先將離子加速到所需的能量水平,然后將離子束聚焦并掃描至樣品表面,根據離子與原子的相互作用將能量傳遞給材料,達到加熱。
幾類退火方式的區別?
爐管退火:
速度:加熱和冷卻速度相對較慢。
均勻性:溫度分布較均勻。
成本:設備及操作比較便宜。
快速熱退火:
速度:加熱和冷卻速度快。
均勻性:可能要精確的調節來確保溫度均勻。
成本:中等范圍的投入成本。
激光退火:
速度:非常快的局部加熱。
均勻性:局部化加熱,對位置和強度的控制非常精確。【快速退火爐】
成本:設備也許較價格昂貴。
離子束退火:
速度:可以通過離子能量和束流密度精準控制加熱速度。
均勻性:會涉及精確的束聚焦和掃描調節。
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成本:設備及操作可能相對價格昂貴。
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