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반도체 발열체에 대하여

2023-07-21

열처리는 반도체 공정에서 필수적이고 중요한 공정 중 하나입니다. 열 공정은 산화/확산/어닐링 등 특정 가스로 채워진 환경에 웨이퍼를 놓아 열 에너지를 가하는 공정입니다.

 




열처리 장비는 주로 산화, 확산, 어닐링 및 합금 4가지 공정에 사용됩니다.

 

산화고온 열처리를 위해 산소 또는 수증기 및 기타 산화제의 분위기에서 실리콘 웨이퍼에 배치되며 웨이퍼 표면의 화학 반응은 산화막 공정을 형성하며 기본 공정의 집적 회로 공정에서 더 널리 사용되는 것 중 하나입니다. 산화막은 광범위한 용도를 가지며, 이온 주입 및 주입 침투층(손상 완충층), 표면 패시베이션, 절연 게이트 재료, 소자 보호층, 절연층, 유전체층의 소자 구조 등을 위한 차단층으로 사용할 수 있습니다.

확산고온 조건에서 실리콘 기판에 도핑되는 공정 요구 사항에 따라 불순물 원소의 열 확산 원리를 사용하여 특정 농도 분포를 가지며 재료의 전기적 특성을 변경하고 반도체 장치 구조를 형성합니다. 실리콘 집적 회로 공정에서 확산 공정은 PN 접합을 만들거나 저항, 정전 용량, 상호 연결 배선, 다이오드 및 트랜지스터 및 기타 장치에서 집적 회로를 구성하는 데 사용됩니다.

 

어닐, 열 어닐링, 집적 회로 공정으로도 알려져 있으며 열처리 공정의 모든 질소 및 기타 비활성 분위기는 어닐링이라고 할 수 있으며 그 역할은 주로 격자 결함을 제거하고 실리콘 구조에 대한 격자 손상을 제거하는 것입니다.

합금실리콘 웨이퍼를 불활성 가스나 아르곤 분위기에 두어 금속(Al, Cu)과 실리콘 기판의 좋은 기반을 형성하고 Cu 배선의 결정 구조를 안정화하고 불순물을 제거하여 배선의 신뢰성을 향상시키기 위해 일반적으로 필요한 저온 열처리입니다.

 





장비 형태에 따라 열처리 장비는 수직로, 수평로 및 급속 열처리로(Rapid Thermal Processing, RTP)로 나눌 수 있습니다.

 

수직로:수직로의 주요 제어 시스템은 로관, 웨이퍼 이송 시스템, 가스 분배 시스템, 배기 시스템, 제어 시스템의 다섯 부분으로 나뉩니다. 퍼니스 튜브는 실리콘 웨이퍼를 가열하는 곳으로 수직 석영 벨로우즈, 다구역 가열 저항 와이어 및 가열 튜브 슬리브로 구성됩니다. 웨이퍼 이송 시스템의 주요 기능은 퍼니스 튜브에서 웨이퍼를 로드 및 언로드하는 것입니다. 웨이퍼의 로딩 및 언로딩은 웨이퍼 랙 테이블, 퍼니스 테이블, 웨이퍼 로딩 테이블 및 냉각 테이블 사이를 이동하는 자동 기계에 의해 수행됩니다. 가스 분배 시스템은 정확한 가스 흐름을 용광로 튜브로 전달하고 용광로 내부의 분위기를 유지합니다. 테일 가스 시스템은 용광로 튜브의 한쪽 끝에 있는 관통 구멍에 위치하며 가스와 그 부산물을 완전히 제거하는 데 사용됩니다. 제어 시스템(마이크로컨트롤러)은 프로세스 시간 및 온도 제어, 프로세스 단계 시퀀스, 가스 유형, 가스 유량, 온도 상승 및 하강 속도, 웨이퍼 로딩 및 언로딩 등을 포함한 모든 용광로 작업을 제어합니다. 각 마이크로컨트롤러는 호스트 컴퓨터와 인터페이스합니다. 수평형 가열로에 비해 수직형 가열로는 설치 공간을 줄이고 더 나은 온도 제어 및 균일성을 제공합니다.

 

수평 전기로:석영 튜브는 실리콘 웨이퍼를 배치하고 가열하기 위해 수평으로 배치됩니다. 주요 제어 시스템은 수직로와 같이 5개 섹션으로 나뉩니다.

 

급속 열처리로(RTP): RTP(Rapid Temperature Rising Furnace)는 할로겐 적외선 램프를 열원으로 하여 웨이퍼 온도를 공정 온도까지 빠르게 상승시켜 공정 안정화에 필요한 시간을 단축하고 공정 종료 시 웨이퍼를 빠르게 냉각시키는 소형 급속 가열 시스템입니다. 기존의 수직로와 비교하여 RTP는 온도 제어에서 더 발전했으며 주요 차이점은 급속 가열 구성 요소, 특수 웨이퍼 로딩 장치, 강제 공기 냉각 및 더 나은 온도 컨트롤러입니다. 특수 웨이퍼 로딩 장치는 웨이퍼 사이의 간격을 증가시켜 웨이퍼 사이의 더 균일한 가열 또는 냉각을 가능하게 합니다. 기존의 수직로는 온도 측정 및 제어를 위해 열전쌍을 사용하는 반면, RTP(Rapid-Temperature-Processing)로는 모듈식 온도 제어를 사용하여 내부 분위기를 제어하는 ​​것이 아니라 웨이퍼의 개별 가열 및 냉각을 제어할 수 있습니다. 또한, 높은 웨이퍼 볼륨(150-200 웨이퍼)과 램프 속도 사이에는 균형이 있으며, RTP는 더 적은 수의 웨이퍼가 동시에 처리되기 때문에 램프 속도를 높이기 위해 더 작은 배치(50-100 웨이퍼)에 적합하며, 이 더 작은 배치 크기는 공정의 국지적 공기 흐름도 개선합니다.

 

 

세미코렉스는CVD SiC 코팅이 적용된 SiC 부품튜브, 캔틸레버 패들, 웨이퍼 보트, 웨이퍼 홀더 등의 반도체 공정에 사용됩니다. 질문이 있거나 추가 정보가 필요하면 언제든지 문의하십시오.

 

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