กระบวนการหลอมมีบทบาทอย่างไร?

ในการผลิตแผ่นเวเฟอร์ การอบอ่อนเป็นขั้นตอนการประมวลผลที่ขาดไม่ได้ การหลอมโดยพื้นฐานแล้วเป็นกระบวนการบำบัดความร้อนที่มีการควบคุม ซึ่งเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนเวเฟอร์ซิลิคอนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด (โดยทั่วไปคือระหว่าง 600°C ถึง 1200°C) โดยคงไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง และทำให้เย็นลงในอัตราที่เหมาะสม มันไม่ได้เปลี่ยนรูปร่างขนาดมหึมาของเวเฟอร์ แต่จะซ่อมแซมและปรับโครงสร้างจุลภาคภายในให้เหมาะสม

หน้าที่ของการหลอม

ด้วยการควบคุมโปรไฟล์การทำความร้อนและความเย็นอย่างแม่นยำ กระบวนการหลอมสามารถกระตุ้นอะตอมของสารเจือปน ซ่อมแซมความเสียหายของตาข่าย บรรเทาความเครียดภายใน และปรับปรุงความน่าเชื่อถือทางไฟฟ้าของเวเฟอร์ การปรับปรุงประสิทธิภาพที่สำคัญเหล่านี้วางรากฐานที่มั่นคงสำหรับการประมวลผลเวเฟอร์ในภายหลัง โดยทำหน้าที่เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นหลักเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้งานปลายทางมีความเสถียรในระยะยาวภายใต้สถานการณ์ที่มีกำลังสูงและมีการบูรณาการสูง

1. การเปิดใช้งานอะตอมเจือปน

ในระหว่างการฝังไอออน อะตอมของสารเจือปนพลังงานสูง (เช่น โบรอน ฟอสฟอรัส สารหนู) จะถูกผลักเข้าไปในโครงตาข่ายซิลิคอนเหมือนกระสุน อะตอมส่วนใหญ่จะติดอยู่ในตำแหน่งคั่นระหว่างหน้าหรือตำแหน่งสุ่มในสถานะที่ไม่มีการใช้งานทางไฟฟ้า ไม่สามารถจ่ายอิเล็กตรอนหรือรูอิสระได้ และทำให้ไม่สามารถปรับเปลี่ยนค่าการนำไฟฟ้าของซิลิคอนได้ การหลอมจะให้พลังงานความร้อนที่เพียงพอเพื่อให้อะตอมคั่นระหว่างหน้าเหล่านี้สามารถโยกย้าย ครอบครองพื้นที่ขัดแตะว่างที่สร้างขึ้นจากความเสียหายจากการฝัง และรวมเข้ากับโครงตาข่ายคริสตัล กระบวนการนี้เรียกว่าการเปิดใช้งานทดแทน เฉพาะสารเจือปนที่ถูกกระตุ้นเท่านั้นที่สนับสนุนตัวพาประจุฟรีเพื่อสร้างจุดเชื่อมต่อ PN หรือช่องนำไฟฟ้า หากไม่มีการอบอ่อน สิ่งเจือปนที่ฝังไว้จะมีอยู่ภายในซิลิคอนเท่านั้นโดยมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเล็กน้อย

2. การซ่อมแซมความเสียหายของขัดแตะ

การฝังไอออนพลังงานสูงจะเข้ามาแทนที่อะตอมของซิลิคอนจากตำแหน่งขัดแตะ ทำให้เกิดช่องว่าง โฆษณาคั่นระหว่างหน้า และแม้แต่ชั้นอสัณฐานที่มีความหนาหลายถึงสิบนาโนเมตรบนพื้นผิวเวเฟอร์ ตะแกรงที่มีข้อบกพร่องดังกล่าวต้องทนทุกข์ทรมานจากการเคลื่อนที่ของพาหะต่ำและกระแสไฟรั่วที่รุนแรง ในระหว่างการหลอม พลังงานความร้อนจะกระตุ้นให้เกิดการสั่นสะเทือน การแพร่กระจาย และการจัดเรียงอะตอมของซิลิคอนใหม่ บริเวณอสัณฐานจะตกผลึกอีกครั้งผ่านโซลิดเฟสเอพิแทกซีเพื่อฟื้นฟูโครงสร้างผลึกเดี่ยวที่เกือบจะสมบูรณ์แบบ คล้ายคลึงกับการปรับพื้นผิวถนนที่เป็นหลุมเป็นหลุมเพื่อฟื้นฟูความเรียบและความสมบูรณ์ของโครงสร้าง

3. บรรเทาความเครียดภายใน

ความเค้นจากความร้อนและเชิงกลสะสมในเวเฟอร์ซิลิคอนระหว่างการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง การสะสมของฟิล์มบาง และการหมุนเวียนของอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว ความเครียดที่ไม่ได้รับการบรรเทาทำให้เกิดการโค้งงอของแผ่นเวเฟอร์ เส้นเลื่อน การโฟกัสการพิมพ์หินล้มเหลว หรือแม้แต่อุปกรณ์แตกหัก ด้วยโปรไฟล์อุณหภูมิที่ออกแบบมาอย่างดี การหลอมจะทำให้อะตอมขัดแตะผ่อนคลายเพื่อปลดปล่อยความเค้นตกค้างอย่างสม่ำเสมอ

4. การปรับปรุงความน่าเชื่อถือทางไฟฟ้า ขั้นตอนการผลิตบางอย่างทำให้เกิดสิ่งเจือปนในระดับลึก เช่น โลหะหนัก (เหล็ก ทองแดง) ซึ่งก่อตัวเป็นศูนย์รวมตัวใหม่ในช่องว่างของแถบความถี่ ซึ่งช่วยลดอายุการใช้งานของพาหะส่วนน้อยได้อย่างมาก และเพิ่มกระแสรั่วไหล การอบอ่อนที่อุณหภูมิสูงจะผลักดันให้สิ่งสกปรกเหล่านี้กระจายตัวเข้าไปด้านในและถูกจับโดยชั้นที่เกาะติดพื้นผิว ทำให้บริเวณที่ใช้งานอยู่บริสุทธิ์ ขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ที่ไวต่อการรั่วไหล เช่น เซลล์แสงอาทิตย์และเครื่องตรวจจับ

โทรศัพท์ติดต่อ # +86-13567891907

อีเมล์: sales@semicorex.com