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离子注入会把掺杂原子打进硅片,但这个过程同时会破坏硅的晶格结构,注入的杂质原子也没有进入正常晶格位置,电学上处于未激活状态。快速退火就是修复这道工序的关键:在极短时间内把晶圆加热到高温再迅速冷却,让晶格恢复、杂质激活,同时避免杂质过度扩散。
快速退火设备是北方华创公开披露的核心工艺装备之一,与炉管产品线同属热处理大类。相比传统炉管的长时间恒温处理,快速热处理(RTP)以秒计完成升降温,热预算低,适合先进制程对浅结和突变结的严苛要求。在碳化硅领域,公司另有ActivSiC-650高温退火炉,专门应对第三代半导体注入激活所需的高温环境。
关注升温速率、温度均匀性和重复性三项。升温速率决定热预算能否压住,均匀性影响片内器件一致性,重复性则关系到长期量产的稳定性。有条件的话,让设备厂提供同工艺节点的片电阻均匀性数据,横向对比更直观。
退火方案和注入剂量、能量是相互耦合的,先进制程开发中两个环节常放在一起优化。北方华创2025年布局离子注入设备后,具备了把注入与退火联动开发的客观条件,工艺整合的空间值得客户关注。有先进节点研发需求的单位,可以就此与设备商探讨联合调试的合作模式。