ما الأدوار التي تلعبها عملية التلدين؟

في تصنيع الرقاقات، تعد معالجة التلدين خطوة معالجة لا غنى عنها. التلدين هو في الأساس عملية معالجة حرارية يتم التحكم فيها، والتي تتضمن تسخين رقائق السيليكون إلى درجة حرارة معينة (عادة بين 600 درجة مئوية و1200 درجة مئوية)، والاحتفاظ بها لمدة معينة، وتبريدها بمعدل مناسب. إنه لا يغير الشكل العياني للرقائق ولكنه يعمل على إصلاح وتحسين بنيتها الداخلية الدقيقة.

وظائف التلدين

من خلال التنظيم الدقيق لملامح التسخين والتبريد، يمكن لعملية التلدين تنشيط الذرات المنشط، وإصلاح تلف الشبكة، وتخفيف الضغط الداخلي، وتحسين الموثوقية الكهربائية للرقائق. تضع هذه التحسينات المهمة في الأداء أساسًا متينًا لمعالجة الرقاقات اللاحقة، حيث تعمل كشرط أساسي لضمان التشغيل المستقر على المدى الطويل لأجهزة أشباه الموصلات للاستخدام النهائي في ظل سيناريوهات عالية الطاقة وعالية التكامل.

1. تفعيل الذرات المنشطات

أثناء عملية زرع الأيونات، يتم دفع الذرات الشائبة عالية الطاقة (مثل البورون والفوسفور والزرنيخ) إلى شبكة السيليكون مثل الرصاص. تُحتجز معظم الذرات في مواقع خلالية أو في مواقع عشوائية في حالة غير نشطة كهربائيًا، أي غير قادرة على توفير إلكترونات أو ثقوب حرة، وبالتالي تفشل في تعديل موصلية السيليكون. يوفر التلدين طاقة حرارية كافية لتمكين هذه الذرات الخلالية من الهجرة، واحتلال مواقع الشبكة الشاغرة الناتجة عن تلف الزرع، والاندماج في الشبكة البلورية. تُعرف هذه العملية بالتنشيط البديل. تساهم المنشطات المنشَّطة فقط في ناقلات شحن مجانية لتشكيل وصلات PN أو قنوات موصلة. بدون التلدين، تتواجد الشوائب المزروعة فعليًا داخل السيليكون مع تأثير ضئيل على الأداء الكهربائي.

2. إصلاح الأضرار شعرية

يؤدي زرع الأيونات عالية الطاقة إلى إزاحة ذرات السيليكون من مواقع الشبكة، مما يولد العديد من الشواغر، والخلايا الخلالية، وحتى طبقة غير متبلورة يصل سمكها إلى عشرات النانومترات على سطح الرقاقة. تعاني هذه الشبكات المعيبة من انخفاض حركة الناقل وتيار التسرب الشديد. أثناء التلدين، تؤدي الطاقة الحرارية إلى اهتزاز ذرات السيليكون وانتشارها وإعادة ترتيبها. تتم إعادة تبلور المناطق غير المتبلورة من خلال تنضيد الطور الصلب لاستعادة الهياكل أحادية البلورة المثالية تقريبًا، وهو ما يشبه إعادة تسطيح طريق محفور بالفوهات لاستعادة التسطيح والسلامة الهيكلية.

3. تخفيف التوتر الداخلي

يتراكم الإجهاد الحراري والميكانيكي في رقائق السيليكون أثناء الأكسدة في درجات الحرارة العالية، وترسب الأغشية الرقيقة، ودورة درجات الحرارة السريعة. يؤدي الضغط غير المخفف إلى انحناء الرقاقة، أو خطوط الانزلاق، أو فشل تركيز الطباعة الحجرية، أو حتى كسر الجهاز. من خلال ملفات درجة الحرارة المصممة جيدًا، يعمل التلدين على إرخاء ذرات الشبكة لتحرير الضغط المتبقي بشكل موحد.

4. تحسين الموثوقية الكهربائية: تقدم بعض خطوات التصنيع شوائب عميقة المستوى مثل المعادن الثقيلة (الحديد والنحاس)، والتي تشكل مراكز إعادة التركيب في فجوة النطاق، مما يقلل بشكل كبير من عمر حامل الأقلية ويزيد من تيار التسرب. يؤدي التلدين بدرجة حرارة عالية إلى انتشار هذه الشوائب إلى الداخل والتقاطها بواسطة طبقات التصلب السطحي، مما يؤدي إلى تنقية المناطق النشطة. تعتبر هذه الخطوة حاسمة بشكل خاص بالنسبة للأجهزة الحساسة للتسرب مثل الخلايا الشمسية وأجهزة الكشف.

هاتف الاتصال رقم +86-13567891907

البريد الإلكتروني: sales@semicorex.com