Kedua - pengoksidaan tahap pembuatan cip: RTO pengoksidaan terma cepat

Dalam pembuatan cip nanoworld, setiap filem oksida adalah asas kepada prestasi transistor. Apabila proses memasuki node sub - 7nm, proses pengoksidaan tiub relau tradisional menghadapi usang kerana ketebalan haba yang berlebihan dan ketebalan yang tidak rata, manakala teknologi pengoksidaan haba yang cepat (RTO) telah menjadi proses utama di atas {}}

I. Apa itu RTO?

Milisecond - tahap tinggi - Suhu pengoksidaan Art RTO (pengoksidaan termal yang cepat) adalah teknologi yang menyedari pertumbuhan Ultra - lapisan oksida nipis dalam masa yang singkat (1-10 saat) Julat suhu: 800-1100 darjah; Kawalan ketebalan: 1-10 nm, ketepatan sehingga ± 0.01 nm.

Perbandingan dengan pengoksidaan tiub relau tradisional:

Parameter pengoksidaan tiub relau konvensional RTO pengoksidaan terma cepat

Masa pemanasan 30-60minutes 5-10seconds

Belanjawan haba tinggi (mudah untuk menyebabkan doping dan tersebar) sangat

Keseragaman Ketebalan ± 2% ± 0.5%

Ketumpatan kecacatan antara muka 10 ¹ cm⁻² 10¹⁰ cm⁻².

Ii.Peranan teras RTO: Pengoptimuman Antara Muka

1. Rakan kongsi yang sempurna untuk tinggi - k Media: Dalam proses HKMG di bawah 28nm, RTOS Grow SiO₂ lapisan di antara muka 0.5-1.2 nm untuk mengoptimumkan ciri-ciri antara muka HFO₂ dan silikon; Ketebalan lapisan oksida bersamaan (EOT) dikurangkan kepada 0.8 nm dan arus kebocoran dikurangkan sebanyak 100 kali.

Tiga - penyesuaian dimensi FinFET mencapai pengoksidaan seragam pada tiga - permukaan dimensi sirip (sirip) untuk mengelakkan "peroxidation edge" proses tradisional; Di Finfet 14nm Intel, RTO mengawal sisihan bahagian atas sirip dari lapisan dinding oksida ke<0.1 nm.

Anggaran terma persimpangan ultrashallow dikawal selepas suntikan di zon lanjutan sumber -, RTO mengaktifkan atom doped pada 1050 darjah /2 saat sambil menekan jarak penyebaran boron dalam jarak 2 nm.

4. Pembaikan kecacatan oksigen atom nanostruktur (O*) mengisi ikatan penggantungan pada permukaan silikon, mengurangkan ketumpatan keadaan interfacial hingga kurang dari 10¹⁰ cm ² dan meningkatkan mobiliti pembawa sebanyak 20%.

0010-20129 6 "Perhimpunan pisau penampan

Iii.Mekanisme tindak balas RTO

Persamaan tindak balas

Si (s) + o₂ (g) → sio₂ (s) (pengoksidaan oksigen kering)
Si (s) + 2 h₂o (g) → sio₂ (s) + 2 h₂ (g) (pengoksidaan oksigen basah)

Tiga - Proses Reaksi Peringkat
1. Pertumbuhan linear awal (0-2 nm):
Molekul oksigen bertindak balas secara langsung dengan silikon, dan kadar dikawal oleh kinetik tindak balas permukaan;

Bagi setiap peningkatan suhu 100 darjah, kadar pertumbuhan meningkat sebanyak 3 kali.

Kawalan penyebaran parabola (2-10 nm): atom oksigen perlu menembusi lapisan SIO₂ yang terbentuk, dan pekali penyebaran menentukan kadar;

Berikutan perjanjian - model grove: ketebalan ∝ masa × pekali penyebaran.

3. Rekonstruksi antara muka (selepas pengoksidaan): Pada 1070 darjah, atom silikon disusun semula dalam masa 0.1 saat untuk membentuk tekanan - antara muka percuma; Atom hidrogen yang dikeluarkan melepasi bon penggantungan yang tersisa.

Iv.Keseluruhan proses proses RTO

Ambil pengoksidaan antara muka pada nod 5 nm sebagai contoh:

1. Prapreatment wafer HF3H2O Cleaning Vapor untuk menghilangkan lapisan oksida utama (ketebalan <0.2 nm); Argon Purge dengan kandungan oksigen rongga <1 ppm.

2. Arus halida tungsten pemanasan yang cepat memanaskan wafer dari 400 darjah hingga 900 darjah dalam 3 saat; Maklum balas masa - pada pengukuran suhu inframerah di belakang, ketepatan kawalan suhu ± 1 darjah.

3. Reaksi Pengoksidaan (Langkah Utama)

Fungsi nilai set parameter
Suhu 900 darjah mengimbangi kadar pertumbuhan dengan anggaran haba

Kawalan ketebalan yang tepat0.8-1.2 nm
Aliran oksigen memastikan reaktan yang mencukupi
Tekanan kawalan untuk meningkatkan penjerapan gas
4. Penyejukan pesat
Sejuk hingga 600 darjah dalam masa 0.5 saat selepas memotong bekalan kuasa;
Helium backcooling menghalang wafer warping.
5. Pemeriksaan Kualiti
Ketebalan pengukuran ellipsometer (ketepatan ± 0.01 nm);