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激光退火成為主流 , 激光測(cè)溫成像 , 激光用紅外熱像儀 , 激光用紅外測(cè)溫儀


●發(fā)布時(shí)間:2019-10-23  ●   ●信息來(lái)源:網(wǎng)站  ●作者:上;数堊詣(dòng)化

激光退火(Laser annealing)是被談?wù)摿思s十多年的工藝技術(shù)之一,但是卻遲遲未真正到達(dá)可量產(chǎn)制造的層面。然而,正如許多經(jīng)歷過(guò)類似遭遇的技術(shù)一樣,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的需求似乎正在追趕上激光退火的能力。Ultratech營(yíng)銷副總Sccott Zafiropoulo表示,2010年對(duì)于激光退火是很強(qiáng)勁的一年,在45nm及更高節(jié)點(diǎn),大量的激光退火技術(shù)被采用,多套系統(tǒng)訂單進(jìn)入了量產(chǎn)。他預(yù)計(jì),這種趨勢(shì)將在2011年持續(xù)下去;甚至,Ultratech近期還向華爾街的分析師透露,預(yù)計(jì)今年的激光退火系統(tǒng)銷售將翻番。

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受超淺結(jié)制作的基本挑戰(zhàn)的驅(qū)動(dòng),激光退火得以采用,這些挑戰(zhàn)包括:需要獲得高溫?fù)诫s活性,同時(shí)使擴(kuò)散最小化,以保證摻雜劑能保持在離子注入后的原位。快速熱處理(RTP)、閃光燈退火和激光退火都在努力實(shí)現(xiàn)這種目標(biāo)。隨著結(jié)變得更淺以及摻雜濃度的提高,在活性溫度下可接受的駐留時(shí)間降低到了毫秒范圍。

閃光燈退火是毫秒退火中另一種領(lǐng)先的可選方案,它會(huì)加熱整片晶圓。由于晶圓的熱質(zhì)量,冷卻時(shí)間會(huì)更長(zhǎng),擴(kuò)散也會(huì)隨之產(chǎn)生。相反,激光退火采用激光掃描整片晶圓,只在很短的時(shí)間在較小的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生熱量。其溫度正好低于硅的熔點(diǎn),駐留時(shí)間僅僅幾百毫秒,因此激光退火工藝是更有效的無(wú)擴(kuò)散工藝。

應(yīng)用材料公司退火與外延事業(yè)全球產(chǎn)品經(jīng)理Swami Srinivasan指出,無(wú)擴(kuò)散活化并不是晶圓廠所在尋找的;罨嘶鹨灿兄谌コx子注入后殘留的缺陷。而一些摻雜擴(kuò)散也是需要的,以確保均勻的全結(jié)深電阻率,并獲知結(jié)與門之間的重疊。Srinivasan表示,大部分的源極/耗盡極退火,會(huì)將針對(duì)缺陷退火的尖峰退火和帶高溫激光退火步驟的擴(kuò)散結(jié)合在一起采用,確保全面的活性。

毫秒退火(MSA)作為可量產(chǎn)技術(shù)的出現(xiàn)標(biāo)志著業(yè)界對(duì)生產(chǎn)力和成品率的日益重視。這種快速加熱和冷卻可誘導(dǎo)應(yīng)力位錯(cuò)和晶圓翹曲。應(yīng)力能破壞精心設(shè)計(jì)的應(yīng)變溝道結(jié)構(gòu)。光刻工程師已經(jīng)很難滿足雙重圖形方案嚴(yán)苛的套刻精度要求,而這種晶圓翹曲則很令人討厭。應(yīng)力,如熱預(yù)算,如今必須在整個(gè)晶體管工藝過(guò)程中加以控制。

有些反直覺(jué)的是,相對(duì)其他MSA方法,激光退火已被證明可以減少晶圓應(yīng)力。據(jù)Ultratech激光產(chǎn)品營(yíng)銷副總Jeff Hebb表示,其原因是其極短的駐留時(shí)間,該公司最近發(fā)布的一款LSA100A產(chǎn)品的駐留時(shí)間可低至200毫秒。當(dāng)點(diǎn)缺陷擴(kuò)散成一個(gè)核時(shí),形成位錯(cuò)。如果駐留時(shí)間極短,那么為擴(kuò)散提供驅(qū)動(dòng)力的溫差在位錯(cuò)形成之前就會(huì)消失。相反,閃光退火則會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持一個(gè)溫度梯度。

然而,對(duì)于MSA,最重要的成品率問(wèn)題也許是圖形的相關(guān)性。加工工藝中的晶圓具有圖形結(jié)構(gòu),包括絕緣層和各種離子注入。它們改變了薄膜的光學(xué)反射率,隨之而來(lái)的是光線吸收量和升溫速率的改變。一些集成的方案采用了吸收層來(lái)彌補(bǔ)這種表面光學(xué)屬性。但是,每個(gè)吸收層都至少需要清洗、沉積、去除和去除后清洗步驟,這表示工藝成本和成品率風(fēng)險(xiǎn)因不斷累積而大大增加。

Hebb表示,采用切線入射的激光源很大程度上消除了圖形相關(guān)性,且不用采用吸收層。在Ultratech的設(shè)備上,來(lái)自CO2激光器的p偏振光——波長(zhǎng)為10.6微米,遠(yuǎn)大于器件的特征尺寸——以布魯斯特(Brewster)角射入晶圓。在這種條件下,反射率變?yōu)榱,無(wú)論何種表面成分,圖形的相關(guān)性都是最小的。

激光退火日趨成熟的另一標(biāo)志是工藝工程師正在考慮將其用于結(jié)活性之外。鎳硅接觸面臨類似的無(wú)擴(kuò)散處理需求:Srinivasan解釋說(shuō),鎳習(xí)慣沿著缺陷擴(kuò)散,包括硅化物-硅界面。這些所謂的“管狀”缺陷會(huì)導(dǎo)致結(jié)泄漏。

對(duì)于結(jié)活性,卡盤的溫度接近400°C,工藝溫度約為1350°C,略低于硅熔化溫度。相反,硅化物的形成是個(gè)典型的兩步工藝。首先,在400°C進(jìn)行低溫退火,將鎳擴(kuò)散沉積到硅表面。然后將所有多余的鎳刻蝕掉,再在850°C溫度進(jìn)行高溫退火,形成NiSi。這一工序?qū)囟确浅C舾校汗に嚋囟瘸^(guò)900°C時(shí),電阻急劇變大,原因在于NiSi2的形成。硅化過(guò)程還需要更低的卡盤溫度,大約在100°C到200°C間,以最小化熱預(yù)算。

用于激光行業(yè)測(cè)溫成像的德國(guó)DIAS紅外測(cè)溫儀有:

1、DGE44N , 短波低溫紅外測(cè)溫儀 , 75~650°C , 100~850°C , 150~1200°C , 波長(zhǎng) 2.0 ~ 2.6μm

2、DGE10N , DGE10NV , 短波低溫紅外測(cè)溫儀 , 溫度范圍100~850 , 150~1200°C , 波長(zhǎng)2.0~2.6μm

3、DPE10MF , 低溫短波紅外測(cè)溫儀 , 50°C~1000°C , 75°C~1200°C , 250°C~1500°C , 500°C~2500°C , 波長(zhǎng)3.9μm

4、DP10N , 短波低溫紅外測(cè)溫儀 , 50~500°C , 75~600°C , 100~850°C , 150~1200°C , 波長(zhǎng)2.0~2.8μm

5、短波、低溫、光纖紅外測(cè)溫儀DGEF11N , DGEF11N , 光纖紅外測(cè)溫儀 , 100-800°C , 150~1200°C , 波長(zhǎng)2.0~2.6μm

6、激光專用型紅外測(cè)溫儀DGA10N , DGA10NV , 測(cè)溫范圍400~3750°C

7、硅和激光專用DGAF11N光纖式紅外測(cè)溫儀 , 測(cè)溫范圍 350-2500°C

用于激光行業(yè)測(cè)溫成像的德國(guó)DIAS紅外熱像儀有:

1) 波長(zhǎng)1.4~1.6 μm ,  低價(jià)、可穿透玻璃測(cè)溫 PYROVIEW 320N Compact+  (250~1200 °C, 100Hz)

2) 超高像素激光用短波紅外熱成像儀 , PYROVIEW768N Compact+(800~3000°C), 波長(zhǎng)0.8~1.1 μm

 

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