सेमीकंडक्टर ताप तत्वों के बारे में

सेमीकंडक्टर प्रक्रिया में ताप उपचार आवश्यक और महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में से एक है। थर्मल प्रक्रिया एक वेफर को ऑक्सीकरण/प्रसार/एनीलिंग आदि सहित एक विशिष्ट गैस से भरे वातावरण में रखकर थर्मल ऊर्जा लागू करने की प्रक्रिया है।

ताप उपचार उपकरण का उपयोग मुख्य रूप से ऑक्सीकरण, प्रसार, एनीलिंग और मिश्र धातु चार प्रकार की प्रक्रियाओं में किया जाता है।

ऑक्सीकरणउच्च तापमान ताप उपचार के लिए ऑक्सीजन या जल वाष्प और अन्य ऑक्सीडेंट के वातावरण में सिलिकॉन वेफर में रखा जाता है, ऑक्साइड फिल्म प्रक्रिया बनाने के लिए वेफर की सतह पर रासायनिक प्रतिक्रिया, बुनियादी प्रक्रिया के एकीकृत सर्किट प्रक्रिया में अधिक व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाओं में से एक है। ऑक्सीकरण फिल्म के उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला है, इसका उपयोग आयन इंजेक्शन और इंजेक्शन प्रवेश परत (क्षति बफर परत), सतह निष्क्रियता, इन्सुलेट गेट सामग्री, और डिवाइस सुरक्षा परत, अलगाव परत, ढांकता हुआ परत की डिवाइस संरचना आदि के लिए अवरुद्ध परत के रूप में किया जा सकता है।

प्रसारउच्च तापमान की स्थिति में, प्रक्रिया आवश्यकताओं के अनुसार अशुद्धता तत्वों के थर्मल प्रसार सिद्धांत का उपयोग सिलिकॉन सब्सट्रेट में डाला जाता है, ताकि सामग्री की विद्युत विशेषताओं को बदलने के लिए, अर्धचालक डिवाइस संरचना का निर्माण करने के लिए इसमें एक विशिष्ट एकाग्रता वितरण हो। सिलिकॉन एकीकृत सर्किट प्रक्रिया में, प्रसार प्रक्रिया का उपयोग पीएन जंक्शन बनाने या प्रतिरोध, कैपेसिटेंस, इंटरकनेक्ट वायरिंग, डायोड और ट्रांजिस्टर और अन्य उपकरणों में एकीकृत सर्किट बनाने के लिए किया जाता है।

पानी रखना, जिसे थर्मल एनीलिंग, एकीकृत सर्किट प्रक्रिया के रूप में भी जाना जाता है, गर्मी उपचार प्रक्रिया में नाइट्रोजन और अन्य निष्क्रिय वातावरण में सभी को एनीलिंग कहा जा सकता है, इसकी भूमिका मुख्य रूप से जाली दोषों को खत्म करने और सिलिकॉन संरचना को जाली क्षति को खत्म करने के लिए है।

मिश्र धातुयह एक कम तापमान वाला ताप उपचार है जो आमतौर पर धातुओं (अल और सीयू) और सिलिकॉन सब्सट्रेट के लिए एक अच्छा आधार बनाने के लिए सिलिकॉन वेफर्स को अक्रिय गैस या आर्गन वातावरण में रखने के लिए आवश्यक होता है, साथ ही सीयू वायरिंग की क्रिस्टलीय संरचना को स्थिर करने और अशुद्धियों को दूर करने के लिए, इस प्रकार वायरिंग की विश्वसनीयता में सुधार होता है।

उपकरण रूप के अनुसार, ताप उपचार उपकरण को ऊर्ध्वाधर भट्टी, क्षैतिज भट्टी और तीव्र तापीय प्रसंस्करण भट्टी (रैपिड थर्मल प्रोसेसिंग, आरटीपी) में विभाजित किया जा सकता है।

लंबवत भट्टी:ऊर्ध्वाधर भट्ठी की मुख्य नियंत्रण प्रणाली को पांच भागों में विभाजित किया गया है: भट्ठी ट्यूब, वेफर स्थानांतरण प्रणाली, गैस वितरण प्रणाली, निकास प्रणाली, नियंत्रण प्रणाली। फर्नेस ट्यूब सिलिकॉन वेफर्स को गर्म करने का स्थान है, जिसमें ऊर्ध्वाधर क्वार्ट्ज धौंकनी, मल्टी-ज़ोन हीटिंग प्रतिरोधी तार और हीटिंग ट्यूब आस्तीन शामिल हैं। वेफर ट्रांसफर सिस्टम का मुख्य कार्य फर्नेस ट्यूब में वेफर्स को लोड और अनलोड करना है। वेफर्स की लोडिंग और अनलोडिंग स्वचालित मशीनरी द्वारा पूरी की जाती है, जो वेफर रैक टेबल, फर्नेस टेबल, वेफर लोडिंग टेबल और कूलिंग टेबल के बीच चलती है। गैस वितरण प्रणाली सही गैस प्रवाह को भट्ठी ट्यूब में स्थानांतरित करती है और भट्ठी के अंदर वातावरण को बनाए रखती है। टेल गैस प्रणाली भट्ठी ट्यूब के एक छोर पर एक थ्रू-होल में स्थित होती है और इसका उपयोग गैस और उसके उप-उत्पादों को पूरी तरह से हटाने के लिए किया जाता है। नियंत्रण प्रणाली (माइक्रोकंट्रोलर) प्रक्रिया समय और तापमान नियंत्रण, प्रक्रिया चरणों का क्रम, गैस प्रकार, गैस प्रवाह दर, तापमान वृद्धि और गिरावट की दर, वेफर्स की लोडिंग और अनलोडिंग आदि सहित सभी भट्ठी संचालन को नियंत्रित करती है। प्रत्येक माइक्रोकंट्रोलर एक मेजबान कंप्यूटर के साथ इंटरफेस करता है। क्षैतिज भट्टियों की तुलना में, ऊर्ध्वाधर भट्टियां पदचिह्न को कम करती हैं और बेहतर तापमान नियंत्रण और एकरूपता की अनुमति देती हैं।

क्षैतिज भट्ठी:इसकी क्वार्ट्ज ट्यूब को सिलिकॉन वेफर्स को रखने और गर्म करने के लिए क्षैतिज रूप से रखा गया है। इसकी मुख्य नियंत्रण प्रणाली ऊर्ध्वाधर भट्ठी की तरह 5 खंडों में विभाजित है।

रैपिड थर्मल प्रोसेसिंग फर्नेस (आरटीपी): रैपिड टेम्परेचर राइजिंग फर्नेस (आरटीपी) एक छोटा, तेज़ हीटिंग सिस्टम है जो वेफर तापमान को प्रोसेसिंग तापमान तक तेजी से बढ़ाने के लिए हीट स्रोत के रूप में हैलोजन इंफ्रारेड लैंप का उपयोग करता है, प्रक्रिया स्थिरीकरण के लिए आवश्यक समय को कम करता है और प्रक्रिया के अंत में वेफर को जल्दी से ठंडा करता है। पारंपरिक ऊर्ध्वाधर भट्टियों की तुलना में, आरटीपी तापमान नियंत्रण में अधिक उन्नत है, जिसमें मुख्य अंतर इसके तेजी से गर्मी-अप घटकों, विशेष वेफर लोडिंग डिवाइस, मजबूर वायु शीतलन और बेहतर तापमान नियंत्रक हैं। विशेष वेफर लोडिंग डिवाइस वेफर्स के बीच अंतर को बढ़ाता है, जिससे वेफर्स के बीच अधिक समान ताप या शीतलन की अनुमति मिलती है। जबकि पारंपरिक ऊर्ध्वाधर भट्टियां तापमान माप और नियंत्रण के लिए थर्मोकपल का उपयोग करती हैं, रैपिड-तापमान-प्रसंस्करण (आरटीपी) भट्टियां मॉड्यूलर तापमान नियंत्रण का उपयोग करती हैं जो व्यक्तिगत हीटिंग और शीतलन को नियंत्रित करने की अनुमति देती हैं। वेफर्स, भट्ठी के अंदर के वातावरण को नियंत्रित करने के बजाय। इसके अलावा, उच्च वेफर वॉल्यूम (150-200 वेफर्स) और रैंप दरों के बीच एक व्यापार-बंद है, और आरटीपी छोटे बैचों (50-100 वेफर्स) के लिए रैंप दरों को बढ़ाने के लिए उपयुक्त है क्योंकि एक ही समय में कम वेफर्स संसाधित किए जा रहे हैं, और यह छोटा बैच आकार प्रक्रिया में स्थानीय वायु प्रवाह में भी सुधार करता है।

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