Aké úlohy zohráva proces žíhania?

Pri výrobe plátkov je spracovanie žíhaním nevyhnutným krokom spracovania. Žíhanie je v podstate riadený proces tepelného spracovania, ktorý zahŕňa zahrievanie kremíkových plátkov na špecifickú teplotu (zvyčajne medzi 600 °C a 1200 °C), ich udržiavanie po určitú dobu a ich ochladzovanie vhodnou rýchlosťou. Nemení makroskopický tvar doštičiek, ale opravuje a optimalizuje ich vnútorné mikroštruktúry.

Funkcie žíhania

Presnou reguláciou vykurovacích a chladiacich profilov môže proces žíhania aktivovať atómy dopantu, opraviť poškodenie mriežky, zmierniť vnútorné napätie a zlepšiť elektrickú spoľahlivosť doštičiek. Tieto kritické vylepšenia výkonu kladú pevný základ pre následné spracovanie doštičiek a slúžia ako základný predpoklad na zabezpečenie dlhodobej stabilnej prevádzky koncových polovodičových zariadení v scenároch vysokého výkonu a vysokej integrácie.

1. Aktivácia dopantových atómov

Počas implantácie iónov sú vysokoenergetické dopujúce atómy (napr. bór, fosfor, arzén) vháňané do kremíkovej mriežky ako guľky. Väčšina atómov je uväznená v intersticiálnych miestach alebo náhodných pozíciách v elektricky neaktívnom stave - neschopná dodávať voľné elektróny alebo diery, a teda nedokáže modifikovať vodivosť kremíka. Žíhanie dodáva dostatočnú tepelnú energiu, aby umožnilo týmto intersticiálnym atómom migrovať, obsadiť voľné miesta mriežky vytvorené poškodením implantáciou a integrovať sa do kryštálovej mriežky. Tento proces je známy ako substitučná aktivácia. Iba aktivované dopanty prispievajú k voľným nosičom náboja na vytvorenie PN prechodov alebo vodivých kanálov. Bez žíhania implantované nečistoty iba fyzicky existujú v kremíku so zanedbateľným vplyvom na elektrický výkon.

2. Oprava poškodenia mriežky

Implantácia vysokoenergetických iónov vytesňuje atómy kremíka z mriežkových miest, čím vytvára početné voľné miesta, intersticiály a dokonca aj amorfnú vrstvu s hrúbkou niekoľkých až desiatok nanometrov na povrchu plátku. Takéto chybné mriežky trpia nízkou pohyblivosťou nosiča a silným zvodovým prúdom. Počas žíhania tepelná energia spúšťa vibrácie, difúziu a preskupovanie atómov kremíka. Amorfné oblasti rekryštalizujú prostredníctvom epitaxie v tuhej fáze, aby sa obnovili takmer dokonalé monokryštálové štruktúry, analogicky k obnoveniu povrchu cesty s jamkami krátermi, aby sa obnovila rovinnosť a štrukturálna integrita.

3. Úľava od vnútorného stresu

Tepelné a mechanické napätie sa hromadí v kremíkových doštičkách počas vysokoteplotnej oxidácie, nanášania tenkých vrstiev a rýchleho teplotného cyklu. Neuvoľnené napätie spôsobuje prehýbanie plátku, klzné línie, neúspešné litografické zaostrenie alebo dokonca zlomenie zariadenia. Prostredníctvom dobre navrhnutých teplotných profilov žíhanie uvoľňuje atómy mriežky, aby sa rovnomerne uvoľnilo zvyškové napätie.

4. Zlepšenie elektrickej spoľahlivosti Niektoré výrobné kroky zavádzajú hlboké nečistoty, ako sú ťažké kovy (železo, meď), ktoré tvoria rekombinačné centrá v zakázanom pásme, čím sa drasticky znižuje životnosť minoritných nosičov a zvyšuje sa zvodový prúd. Vysokoteplotné žíhanie poháňa tieto nečistoty, aby difundovali dovnútra a boli zachytené povrchovými getrovými vrstvami, čím sa čistia aktívne oblasti. Tento krok je obzvlášť dôležitý pre zariadenia citlivé na únik, ako sú solárne články a detektory.

Kontaktné telefónne číslo +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com