1. Преглед на технологията за лазерно отгряване
Висока температура и висока ефективност: Лазерите могат да нагряват материали до високи температури от стотици до хиляди градуса по Целзий за много кратко време (обикновено на ниво наносекунди).
Прецизен контрол: Лазерният лъч може да бъде точно позициониран за извършване на локална топлинна обработка, като се избягват термични щети и проблеми със стреса, причинени от нагряване на голяма площ.
Бързо охлаждане: Тъй като времето за нагряване на лазерното отгряване е изключително кратко, материалът се охлажда бързо след края на лазерното действие, което може ефективно да предотврати термична дифузия и ненужни дифузионни ефекти.
2. Приложения за лазерно отгряване
2.1 Активиране на допинг В производството на полупроводници, имплантирането на йони е често срещан метод за допинг, използван за въвеждане на примесни атоми (като фосфор, бор и др.), за да се регулира проводимостта на полупроводниците. Чрез лазерно отгряване имплантираните атоми на примеси могат бързо да бъдат активирани, за да влязат в позицията на решетката и да подобрят електрическата активност. В сравнение с традиционните методи на отгряване, лазерното отгряване може да постигне по-висока ефективност на активиране на примеси и да намали дифузията на примеси.
2.2 Намаляване на дефектите на решетката Йонната имплантация и други етапи на процеса ще произведат голям брой дефекти на решетката в пластината, като дислокации, празни места и интерстициални атоми. Лазерното отгряване може да насърчи миграцията и нулирането на тези дефекти чрез бързо нагряване и охлаждане, значително намаляване на плътността на дефектите в материала и подобряване на качеството на кристала.
2.3 Освобождаване на напрежението Множеството етапи на процеса в производството на пластини ще въведат механично напрежение, което може да доведе до деформация или счупване на пластината. Лазерното отгряване може ефективно да освободи и преразпредели тези напрежения чрез прецизно локално нагряване, за да гарантира структурната цялост и стабилност на пластината.
2.4 Повърхностна модификация Лазерното отгряване може също да се използва за повърхностна модификация. Например, при обработката на интерфейса на многослойни структури, лазерното отгряване може да подобри качеството на интерфейса, да намали грапавостта на интерфейса и да подобри цялостната производителност и надеждност на устройството.
3. Предимства на лазерното отгряване
Висока прецизност: Лазерният лъч може прецизно да контролира зоната на нагряване, за да постигне локална топлинна обработка и да избегне термично увреждане, причинено от обработка на голяма площ.
Бърза обработка: Процесът на нагряване и охлаждане на лазерното отгряване е много бърз, обикновено завършва за наносекунди, което значително подобрява ефективността на производството.
Намалете термичните щети: Поради характеристиките на локално нагряване на лазерното отгряване, термичният стрес и термичните щети, причинени от нагряване на голяма площ, са намалени.
Подобрете производителността на устройството: Технологията за лазерно отгряване може значително да подобри електрическите характеристики и надеждността на полупроводниковите устройства.
4. Предизвикателства и развитие на лазерното отгряване
Въпреки че лазерното отгряване има много предимства, то все още е изправено пред някои предизвикателства в практическите приложения, като например:
Висока цена на оборудването: Високата цена на оборудването за лазерно отгряване ограничава популярността му в широкомащабно производство.
Сложен контрол на процеса: Контролът на параметрите на процеса на лазерно отгряване е относително сложен и изисква прецизна работа и мониторинг.
Проблем с еднородността: Когато се обработват вафли с голяма площ, как да се осигури равномерно нагряване все още е технически проблем.
С непрекъснатия напредък на полупроводниковата технология, технологията за лазерно отгряване също непрекъснато се оптимизира и обновява, за да отговори по-добре на производствените нужди от висока производителност и висока надеждност.
Като високопрецизна и ефективна технология за термична обработка, лазерното отгряване има важна приложна стойност в производството на пластини. Той може не само бързо да активира добавките, да поправи дефектите на решетката и да освободи напрежението, но също така да извърши модификация на повърхността и да подобри качеството на интерфейса. Въпреки определени предизвикателства, технологията за лазерно отгряване има широки перспективи за развитие и със сигурност ще играе по-голяма роля в бъдещото производство на полупроводници.
