Produkt-Highlight: Lasererwärmung für das Tempern von Halbleiterwafern

Das Wafer-Annealing ist ein entscheidender Prozess in der Halbleiterfertigung und umfasst die Aktivierung von Dotierstoffen, die Wiederherstellung des Kristallgitters und die Bildung ultraflacher pn-Übergänge (USJ). Konventionelle Ofen-Annealing-Verfahren und Rapid Thermal Processing (RTP) weisen einen hohen Wärmebedarf, eine schlecht kontrollierte Dotierstoffdiffusion und eine unzureichende Homogenität auf. Dadurch sind sie für fortschrittliche Technologieknoten bei 7 nm, 5 nm und darunter – insbesondere für Gate-All-Around (GAA)-Architekturen und 3D-NAND-Flash-Speicher – ungeeignet. Laserbasiertes Wafer-Annealing mit seiner kurzzeitigen Hochenergiebestrahlung, der räumlichen Präzision im Mikrometerbereich und der minimalen Wärmediffusion hat sich als Kernprozess der nächsten Generation etabliert, um diese anspruchsvollen Fertigungsanforderungen zu erfüllen.

Grundprinzip der Lasererwärmung

Der Laserheizkopf von Wave Optics verfügt über ein patentiertes optisches Design, das hochenergetische, thermisch homogene Laserstrahlen für die präzise Bestrahlung von Waferoberflächen liefert. Der grüne Laser bietet eine hervorragende Absorptionsanpassung an siliziumbasierte Materialien (einschließlich SiC) und ermöglicht so eine hocheffiziente Wärmebehandlung ohne Beschädigung des Wafers. Dies begünstigt die Rekristallisation der ionenimplantierten, beschädigten Schicht und die effiziente Aktivierung der Dotierstoffe. Anschließend ermöglicht die hohe Wärmeleitfähigkeit des Substrats eine ultraschnelle Abkühlung, die die Gitterstruktur fixiert und die Dotierstoffdiffusion unterdrückt. Mit diesem Verfahren lassen sich ultraflache Übergänge mit hoher Aktivierungseffizienz und einem steilen Übergangsprofil erzeugen.

Laserheizglühen ist entscheidend für die Verbesserung der Wafer-Verarbeitungsausbeute.

1. Gleichmäßigkeit des Strahls: Die Energiegleichmäßigkeit des flachen Strahlflecks liegt typischerweise bei über 95 %, wodurch lokales Überschmelzen oder Unterglühen vermieden wird.
2. Energiestabilität: Die kontinuierliche Schwankung der Ausgangsenergie liegt unter 2 %, wodurch eine hervorragende Konsistenz von Wafer zu Wafer und von Charge zu Charge gewährleistet wird.
3. Oberflächenpräzision: Optische Komponenten weisen PV/RMS-Werte im Nanometerbereich mit gut kontrollierter Wellenfrontverzerrung auf, wodurch Schäden durch Hotspots vermieden werden.
4. Schärfentiefe und Strahlformung: Die anpassbare Schärfentiefe in Kombination mit der Strahlhomogenisierung durch den Integrator ermöglicht das vollflächige Scannen von Wafern mit großem Durchmesser.
5. Wellenlängenanpassung: Optimiert für die Absorptionswellenlängen von Silizium und Halbleitern der dritten Generation (z. B. SiC, GaN), um die Energieeffizienz zu maximieren.

Drei entscheidende Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Glühen

1. Hervorragende Unterdrückung der Dotierstoffdiffusion - Die thermische Einwirkung ist auf den Nanosekunden- bis Millisekundenbereich beschränkt, wodurch eine Dotierstoffdiffusion nahezu null erreicht wird – eine Eigenschaft, die durch Ofenglühen oder RTP nicht zu erzielen ist.

2. Geringer Wärmebedarf und minimale Gerätebeschädigung – Nur die Waferoberfläche ist vorübergehend hohen Temperaturen ausgesetzt, was zu keiner thermischen Verformung des Substrats oder der Gerätestrukturen und keiner Grenzflächenbeeinträchtigung führt.

3. Präzisions-Selektivglühen – Abstimmbare Strahlflecke im Mikrometerbereich unterstützen lokalisiertes Glühen für die 3D-Integration und heterogene integrierte Bauelemente.

Anwendungsszenarien

Anwendungsgebiete umfassen die Aktivierung von Source und Drain, die Kanalreparatur und das Ausheilen ohmscher Kontakte für moderne Logikbausteine ​​(GAA/CFET), DRAM/3D-NAND, SiC/GaN-Leistungshalbleiter, SOI-Bauelemente sowie Mikro-/Nano-Bauelemente. Laserglühen ermöglicht gleichzeitige Verbesserungen der Ausbeute und der Bauelementleistung.

Die Laserglühung revolutioniert die Waferbearbeitung: vom flächendeckenden Glühen hin zum präzisen lokalen Glühen. Ihre leistungsstarke optische Technologie unterstützt die kontinuierliche Skalierung und die Leistungssteigerungen fortschrittlicher Halbleitertechnologien.

Produktdatenblatt