В микроэлектронике быстрые термические процессы стартовали в 60-х годах,

В микроэлектронике быстрые термические процессы стартовали в 60-х годах, когда началось производство интегральных схем. В 60 — 70-х годах доминировал импульсный лазерный отжиг. Длительность термического воздействия при этой обработке исчисляется наносекундами, режим соответствует адиабатическому, термическое воздействие локальное. В конце 70-х стали применяться другие источники нагрева, как правило, использовались электронные пучки. Длительность термического воздействия в этом случае составляет миллисекунды, тепловой поток распространяется на некоторую глубину в объем материала, а на поверхности происходит размытие температурных полей. Начиная с 80-х годов и до настоящего времени термин «быстрые термические процессы» связывают с использованием некогерентного ИКизлучения в диапазоне длин волн от 0,5 до 2,1 мкм, длительность термического воздействия при этом колеблется от единиц до десятков секунд, режим обработки изотермический. Для изотермического режима характерна однородность температурного профиля по поверхности и глубине. Именно этот вид быстрого термического воздействия получил наибольшее практическое применение в настоящее время. В дальнейшем ограничимся описанием его особенностей с акцентом на технологию производства кремниевых ИС.

Быстрые термические процессы стремительно внедряются и успешно конкурируют в течение последних лет с новейшими и традиционными процессами в технологии микроэлектроники. Сейчас трудно представить термический процесс, который бы не пытались реализовать, используя некогерентное ИКизлучение. Это может быть быстрое термическое окисление (RTO, Rapid Thermal Oxidation), быстрый термический отжиг (RTA, Rapid Thermal Annealing), быстрая термическая нитридизация (RTN, Rapid Thermal Nitridation), химическое осаждение из пара (RT CVD, Rapid Thermal Chemical Vapod Deposition), а также синтез соединений, формирование контактов, очистка поверхности, кристаллизация кремния, геттерирование примесей, диффузия, селективное осаждение дисилицида титана, нитрида титана, получение магнитных пленок.

Примерно 90% публикаций, посвященных изготовлению субмикронных устройств и опубликованных в последние 5 лет, связаны с применением RTP. Объем производимого оборудования ежегодно увеличивается примерно на 70%.

Стимулом к внедрению RTP является непрерывный рост сложности и микроминиатюризация ИС. Так, например, в соответствии с Национальной технологической программой США по микроэлектронике1 (принята в 1995 г., рассчитана на 15 лет) минимальный размер элемента должен быть уменьшен в 5 раз при одновременном увеличении размера чипа, диаметра подложки и количества стадий процесса. Стоимость транзистора в соответствии с программой за этот период должна уменьшиться в десятки раз .

 

Микроминиатюризация элементов обусловливает изменение толщин слоев, ужесточает требования к контролю параметров процесса, особенно температуры, чистоте технологических сред.

Для реализации большинства термических процессов в технологии изготовления нового поколения ИС, таких как получение сверхтонких слоев окисла, поликристалла, необходимо кратковременное термическое воздействие.

Требование повышения стерильности газовой фазы должно стимулировать интеграцию процессов в едином технологическом цикле, а увеличение диаметра пластин и количества стадий процесса переход к однопозиционному оборудованию с контролем процесса в реальном времени.

Быстрые термические процессы наилучшим образом соответствуют перечисленным требованиям:

RTP предназначены для индивидуальной обработки пластин;

термический бюджет RTP на 2 — 3 порядка ниже термического бюджета традиционных процессов за счет высоких скоростей нагрева и охлаждения пластины (рис.В2);

однопозиционные камеры для RTP имеют небольшие размеры, что позволяет быстро изменять состав технологических сред, интегрировать различные процессы в едином технологическом цикле или интегрировать однопозиционные модули, упрощает контроль процесса в реальном времени.

 

 

 

 

 

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector