Быстрая термическая обработка ( RTP ) — это процесс производства полупроводников , при котором кремниевые пластины нагреваются до температур, превышающих 1000°C, не более чем на несколько секунд. Во время охлаждения температура пластины должна понижаться медленно, чтобы предотвратить дислокации и поломку пластины из-за теплового удара. Такие быстрые скорости нагрева часто достигаются с помощью ламп высокой интенсивности или лазеров. Эти процессы используются для широкого спектра применений в производстве полупроводников, включая активацию легирующих примесей , термическое окисление , оплавление металла и химическое осаждение из паровой фазы. [1]
Одной из ключевых проблем быстрой термической обработки является точное измерение и контроль температуры пластины. Мониторинг окружающей среды с помощью термопары стал возможным лишь недавно, поскольку высокие скорости изменения температуры не позволяют пластине достичь теплового равновесия с технологической камерой. Одна из стратегий контроля температуры включает пирометрию in situ для осуществления контроля в реальном времени. Используется для плавки железа в целях сварки.
Быстрый термический отжиг (RTA) в быстрой термической обработке — это процесс, используемый в производстве полупроводниковых приборов , который включает в себя нагрев одной пластины за раз для воздействия на ее электрические свойства. Уникальные термообработки предназначены для различных эффектов. Пластины можно нагревать для активации легирующих примесей , изменения интерфейсов пленка-пленка или пленка-подложка пластины, уплотнения осажденных пленок, изменения состояния выращенных пленок, устранения повреждений от ионной имплантации , перемещения легирующих примесей или перемещения легирующих примесей из одной пленки в другую или из пленки в подложку пластины.
Быстрые термические отжиги выполняются с помощью оборудования, которое нагревает одну пластину за раз с помощью лампового нагрева, горячего патрона или горячей плиты, к которой подносится пластина. В отличие от печных отжигов они длятся недолго, обрабатывая каждую пластину за несколько минут.
Для достижения короткого времени отжига и высокой производительности приходится жертвовать однородностью температуры и процесса, измерением и контролем температуры, а также напряжением пластины.
Обработка, подобная RTP, нашла применение в другой быстрорастущей области: производстве солнечных элементов. Обработка, подобная RTP, при которой образец полупроводника нагревается путем поглощения оптического излучения, стала использоваться на многих этапах производства солнечных элементов, включая диффузию фосфора для формирования перехода N/P и геттерирования примесей, диффузию водорода для пассивации примесей и дефектов, а также формирование контактов, напечатанных методом трафаретной печати, с использованием Ag-чернил для передних и Al-чернил для задних контактов соответственно.