书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：大直径硅晶圆在单晶炉高温高速热处理过程中的热行为
编号：JFHL-21-
作者：炬丰科技
引言
在半导体热处理应用中，批处理在工业的早期阶段被采用，并且仍然非常流行。我们研究了直径为毫米和毫米的硅()晶片在单晶片炉中高温快速热处理过程中的热行为，该热行为是温度、压力、处理时间、晶片处理方法和速度的函数。在晶片温度上升期间观察到显著的弹性晶片形状变形。在℃以上处理的晶片中经常观察到滑移的产生。使用光学显微镜和x光形貌来表征在RTP期间产生的晶体缺陷的尺寸、形状和空间分布。发现在给定的工艺条件下，晶片处理方法和速度对于减少RTP期间的缺陷产生非常重要。通过优化晶片处理方法和速度，在1℃下处理的毫米和毫米直径的硅()晶片中获得了高度可再现的、无滑动的实时处理结果。
实验
用大尺寸(直径mm和mm)Si()晶片在预热的SWF处理室中在–℃的温度范围内退火。众所周知，si晶片的机械强度受杂质类型和浓度的强烈影响。详细研究并发表了硅中氧和硼对机械强度的影响。在本方法中，使用低氧浓度的硅晶片作为对照样品。硅晶片在退火过程中产生的晶体缺陷通过视觉检测和光学显微镜作为温度、压力、处理时间、晶片处理方法和速度的函数进行研究。
对于毫米直径的硅晶片，使用60秒的固定单位处理时间。总处理时间通过重复60s单位处理而变化。晶片被重复处理1到10次，以研究硅晶片的热行为和缺陷产生机制。对于毫米直径的硅晶片，由于与毫米直径的硅晶片相比晶片温度上升速率较慢，单位处理时间在60秒和秒之间变化。热处理后，使用肉眼、光学显微镜和偏振红外显微镜进行视觉检查。没有可见缺陷的晶片通过x光形貌来表征。表征了RTP过程中产生的晶体缺陷的尺寸、形状和空间分布。
在本方法中使用的SWF系统中，处理室保持在预定温度。晶片被移入和移出预热的处理室，而不是直接控制晶片温度。SWF处理室由透明石英反应器、碳化硅腔体、加热器组件和铝外壳组成。由于处理室由石英制成，该系统可用于氧化和退火。
晶片是用一个连接在三轴机器人上的透明石英末端执行器来处理的。晶片处理顺序如图1所示。具体如下：(1)晶片处理机器人拾取晶片，(2)处理室闸阀打开，(3)机器人将晶片进入预热的处理室，(4)机器人将晶片放置在支座上，(5)机器人离开处理室，(6)闸阀关闭，(7)晶片在给定的处理时间内留在处理室中，(8)闸阀打开，(9)机器人进入处理室，(10)机器人拾取处理过的晶片，(11)机器人在处理温度下从处理室中取出晶片，(12)闸阀关闭，(13)晶片在石英末端执行器上自然冷却。在系统正常运行中，晶片经过热处理后放置在冷却站，使晶圆快速冷却。机器人将加工过的晶圆从处理室转移到冷却站需要5秒。在1℃下从工艺室卸载的晶片通过辐射和对流快速冷却。对于直径为mm和mm的硅晶圆，晶片温度在5秒内远低于℃，这不是本研究中
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