1、热处理包括氧化、扩散、退火
由于离子注入采用高速轰击的工作方式,不可避免地会在注入区域形成局部损伤和畸形团,这会对半导体结构的电特性参数造成不良影响。另外,在离子注入时,大多数注入的离子并不处于掺杂工艺所期望的置换位置(期望离子替代的晶格位置),需要在特定的温度和气氛环境下(真空或氮、氩等高淳气体环境),对离子注入后的圆片进行适当时间的退火处理,激活被注入的离子,恢复迁移率等及其他材料参数,并部分或全部地消除圆片中的损伤。
退火属于集成电路制造中热处理的一种类型,热处理工艺包括:氧化(Oxidation)是将硅片放置于氧气或水汽等氧化剂的氛围中进行高温热处理,在硅片表面发生化学反应形成氧化膜的过程,是集成电路工艺中应用较广泛的基础工艺之一。氧化膜的用途广泛,可作为离子注入的阻挡层及注入穿透层(损伤缓冲层)、表面钝化、绝缘栅材料以及器件保护层、隔离层、器件结构的介质层等。
扩散(Diffusion)是在高温条件下,利用热扩散原理将杂质元素按工艺要求掺入硅衬底中,使其具有特定的浓度分布,达到改变材料的电学特性,形成半导体器件结构的目的。
退火(Anneal)也叫热退火,集成电路工艺中所有在氮气等不活泼气氛中进行热处理的过程都可称为退火,其作用主要是消除晶格缺陷和消除硅结构的晶格损伤。在集成电路制造中,很多工艺(如氧化、扩散、外延、离子注入、蒸发电极等)在其完成之后需要进行特定的退火热处理,退火工艺分为高温炉管退火和快速热退火,目前广泛用于8寸以上高端集成电路制造工艺中的退火工艺是快速热处理(RapidThermalAnnealing,RTA),快速热处理(RapidThermalProcess,RTP)设备对离子注入后的圆片在短时间内加热至某一温度(一般?????),相较于炉管加热式退火,它热预算少,掺杂区域中杂质运动范围小,玷污小,加工时间短。
热处理设备也被称为炉管设备,用于半导体前道工艺中的热处理工艺,包括氧化炉、扩散炉、退火炉和快速退火炉(RTP)等,分别应用于氧化、扩散和退火工艺。按设备形态可分为卧式炉、立式炉和快速热处理炉三类。卧式炉和立式炉的的区别在于反应腔形态。由于立式炉具有占地小、成本低、可批量热处理、可控性高的优点,目前使用最为广泛。但是卧式炉和立式炉都是将腔体与置于其中的硅片一同升降温,所以升降温速率较慢,但一次可以放置到片晶圆,而快速热处理炉(RTP)只改变其中晶圆的温度而不改变腔体温度,因此可以进行快速退火,但只能处理单片晶圆。
国内热处理设备厂商分析:
根据Gartner统计数据,年全球热处理设备市场规模合计15.37亿美元,其中快速热处理设备市场规模为7.19亿美元,氧化/扩散设备市场规模约5.52亿美元,栅极堆叠(GateStack)设备市场规模为2.66亿美元。年快速热处理设备市场规模有望达到9.37亿美元。
快速热处理方面,屹唐股份在国产厂商中居于龙头:应用材料在全球集成电路制造单晶圆快速热处理(RTP)设备领域占据了绝对领先地位。年,应用材料占有的全球快速热处理市场份额达到69.72%,屹唐半导体作为唯一一家中国企业以11.50%的市场份额列居第二,国际市场中的其他三位主要公司分别是国际电气、维易科以及斯库林。其中国际电气提供单晶圆表面处理快速热退火设备(含等离子体表面处理快速热退火设备),斯库林和维易科分别提供闪光和激光毫秒退火设备。前五大厂商占据了快速热处理设备的全球所有市场份额。
炉管设备方面:北方华创可提供立式氧化炉、立式退火炉、立式合金炉、立式LPCVD、多功能LPCVD和卧式扩散/氧化系统
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