激光退火成為主流 , 激光測溫成像 , 激光用紅外熱像儀 , 激光用紅外測溫儀
●發布時間：2019-10-23 ●
●信息來源：網站 ●作者：上海皇龍自動化
激光退火（Laser annealing）是被談論了約十多年的工藝技術之一，但是卻遲遲未真正到達可量產制造的層面。然而，正如許多經歷過類似遭遇的技術一樣，半導體產業的需求似乎正在追趕上激光退火的能力。Ultratech營銷副總Sccott Zafiropoulo表示，2010年對于激光退火是很強勁的一年，在45nm及更高節點，大量的激光退火技術被采用，多套系統訂單進入了量產。他預計，這種趨勢將在2011年持續下去；甚至，Ultratech近期還向華爾街的分析師透露，預計今年的激光退火系統銷售將翻番。
受超淺結制作的基本挑戰的驅動，激光退火得以采用，這些挑戰包括：需要獲得高溫摻雜活性，同時使擴散最小化，以保證摻雜劑能保持在離子注入后的原位。快速熱處理（RTP）、閃光燈退火和激光退火都在努力實現這種目標。隨著結變得更淺以及摻雜濃度的提高，在活性溫度下可接受的駐留時間降低到了毫秒范圍。
閃光燈退火是毫秒退火中另一種領先的可選方案，它會加熱整片晶圓。由于晶圓的熱質量，冷卻時間會更長，擴散也會隨之產生。相反，激光退火采用激光掃描整片晶圓，只在很短的時間在較小的區域內產生熱量。其溫度正好低于硅的熔點，駐留時間僅僅幾百毫秒，因此激光退火工藝是更有效的無擴散工藝。
應用材料公司退火與外延事業全球產品經理Swami Srinivasan指出，無擴散活化并不是晶圓廠所在尋找的。活化退火也有助于去除離子注入后殘留的缺陷。而一些摻雜擴散也是需要的，以確保均勻的全結深電阻率，并獲知結與門之間的重疊。Srinivasan表示，大部分的源極/耗盡極退火，會將針對缺陷退火的尖峰退火和帶高溫激光退火步驟的擴散結合在一起采用，確保全面的活性。
毫秒退火（MSA）作為可量產技術的出現標志著業界對生產力和成品率的日益重視。這種快速加熱和冷卻可誘導應力位錯和晶圓翹曲。應力能破壞精心設計的應變溝道結構。光刻工程師已經很難滿足雙重圖形方案嚴苛的套刻精度要求，而這種晶圓翹曲則很令人討厭。應力，如熱預算，如今必須在整個晶體管工藝過程中加以控制。
有些反直覺的是，相對其他MSA方法，激光退火已被證明可以減少晶圓應力。據Ultratech激光產品營銷副總Jeff Hebb表示，其原因是其極短的駐留時間，該公司最近發布的一款LSA100A產品的駐留時間可低至200毫秒。當點缺陷擴散成一個核時，形成位錯。如果駐留時間極短，那么為擴散提供驅動力的溫差在位錯形成之前就會消失。相反，閃光退火則會在較長時間內保持一個溫度梯度。
然而，對于MSA，最重要的成品率問題也許是圖形的相關性。加工工藝中的晶圓具有圖形結構，包括絕緣層和各種離子注入。它們改變了薄膜的光學反射率，隨之而來的是光線吸收量和升溫速率的改變。一些集成的方案采用了吸收層來彌補這種表面光學屬性。但是，每個吸收層都至少需要清洗、沉積、去除和去除后清洗步驟，這表示工藝成本和成品率風險因不斷累積而大大增加。
Hebb表示，采用切線入射的激光源很大程度上消除了圖形相關性，且不用采用吸收層。在Ultratech的設備上，來自CO2激光器的p偏振光——波長為10.6微米，遠大于器件的特征尺寸——以布魯斯特（Brewster）角射入晶圓。在這種條件下，反射率變為零，無論何種表面成分，圖形的相關性都是最小的。
激光退火日趨成熟的另一標志是工藝工程師正在考慮將其用于結活性之外。鎳硅接觸面臨類似的無擴散處理需求：Srinivasan解釋說，鎳習慣沿著缺陷擴散，包括硅化物-硅界面。這些所謂的“管狀”缺陷會導致結泄漏。
對于結活性，卡盤的溫度接近400°C，工藝溫度約為1350°C，略低于硅熔化溫度。相反，硅化物的形成是個典型的兩步工藝。首先，在400°C進行低溫退火，將鎳擴散沉積到硅表面。然后將所有多余的鎳刻蝕掉，再在850°C溫度進行高溫退火，形成NiSi。這一工序對溫度非常敏感：工藝溫度超過900°C時，電阻急劇變大，原因在于NiSi2的形成。硅化過程還需要更低的卡盤溫度，大約在100°C到200°C間，以最小化熱預算。
用于激光行業測溫成像的德國DIAS紅外測溫儀有：
1、DGE44N , 短波低溫紅外測溫儀 , 75~650°C , 100~850°C , 150~1200°C , 波長 2.0 ~ 2.6μm
2、DGE10N , DGE10NV , 短波低溫紅外測溫儀 , 溫度范圍100~850 , 150~1200°C , 波長2.0~2.6μm
3、DPE10MF , 低溫短波紅外測溫儀 , 50°C~1000°C , 75°C~1200°C , 250°C~1500°C , 500°C~2500°C , 波長3.9μm
4、DP10N , 短波低溫紅外測溫儀 , 50~500°C , 75~600°C , 100~850°C , 150~1200°C , 波長2.0~2.8μm
5、短波、低溫、光纖紅外測溫儀DGEF11N , DGEF11N , 光纖紅外測溫儀 , 100-800°C , 150~1200°C , 波長2.0~2.6μm
6、激光專用型紅外測溫儀DGA10N , DGA10NV , 測溫范圍400~3750°C
7、硅和激光專用DGAF11N光纖式紅外測溫儀 ， 測溫范圍 350-2500°C
用于激光行業測溫成像的德國DIAS紅外熱像儀有：
1) 波長1.4~1.6 μm , 低價、可穿透玻璃測溫 PYROVIEW 320N Compact+ (250~1200 °C, 100Hz)
2) 超高像素激光用短波紅外熱成像儀 , PYROVIEW768N Compact+(800~3000°C), 波長0.8~1.1 μm
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