Produit phare : Chauffage laser pour le recuit des plaquettes semi-conductrices

Le recuit des plaquettes est une étape cruciale de la fabrication des semi-conducteurs. Il comprend l'activation des dopants, la restauration du réseau cristallin et la formation de jonctions ultra-minces (USJ). Les méthodes conventionnelles de recuit au four et de traitement thermique rapide (RTP) présentent des inconvénients majeurs : contraintes thermiques élevées, diffusion des dopants mal contrôlée et uniformité insuffisante. Elles sont donc inadaptées aux technologies de pointe de 7 nm, 5 nm et au-delà, notamment pour les architectures GAA (Gate-All-Around) et la mémoire flash NAND 3D. Le recuit des plaquettes par laser, grâce à son irradiation transitoire à haute énergie, sa précision spatiale micrométrique et sa diffusion thermique minimale, s'impose comme le procédé de nouvelle génération répondant à ces exigences de fabrication élevées.

Principe de base du chauffage laser

La tête de chauffage laser Wave Optics est dotée d'une conception optique exclusive qui génère des faisceaux laser de haute énergie et thermiquement uniformes pour une irradiation précise des surfaces de plaquettes. Le laser vert offre une excellente adaptation d'absorption avec les matériaux à base de silicium (y compris le SiC), permettant un traitement thermique haute efficacité sans endommager la plaquette. Ceci facilite la recristallisation de la couche endommagée par implantation ionique et l'activation efficace des dopants. Par la suite, la conductivité thermique élevée du substrat permet un refroidissement ultra-rapide, qui fige la structure cristalline et supprime la diffusion des dopants. Ce procédé permet de produire des jonctions ultra-minces avec une efficacité d'activation élevée et un profil de jonction abrupt.

Le recuit par chauffage laser est essentiel pour améliorer le rendement du traitement des plaquettes.

1. Uniformité du faisceau : L'uniformité énergétique du faisceau à sommet plat dépasse 95 % (valeur typique), éliminant ainsi la surfusion ou le sous-recuit local.
2. Stabilité énergétique : La fluctuation continue de l'énergie de sortie est inférieure à 2 %, garantissant une excellente homogénéité d'une plaquette à l'autre et d'un lot à l'autre.
3. Précision de la forme de surface : Les composants optiques présentent des valeurs PV/RMS à l’échelle nanométrique avec une distorsion du front d’onde bien contrôlée, évitant ainsi les dommages dus aux points chauds.
4. Profondeur de champ et mise en forme du faisceau : La profondeur de champ personnalisable associée à l’homogénéisation par intégrateur de faisceau permet un balayage complet des plaquettes de grand diamètre.
5. Adaptation de la longueur d'onde : optimisée pour les bandes d'ondes à forte absorption du silicium et des semi-conducteurs de troisième génération (par exemple, SiC, GaN) afin de maximiser l'efficacité d'utilisation de l'énergie.

Trois avantages clés par rapport au recuit conventionnel

1. Excellente suppression de la diffusion des dopants - L'exposition thermique est limitée à la plage nanoseconde à milliseconde avec une diffusion des dopants quasi nulle, une capacité inaccessible par recuit au four ou RTP.

2. Faible budget thermique et dommages minimaux aux dispositifs - Seule la surface de la plaquette subit des températures élevées transitoires, ce qui n'entraîne aucune déformation thermique du substrat ou des structures du dispositif et aucune dégradation interfaciale.

3. Recuit sélectif de précision - Des faisceaux de taille micrométrique réglables permettent un recuit localisé pour l'intégration 3D et les dispositifs intégrés hétérogènes.

Scénarios d'application

Les applications comprennent l'activation de la source/du drain, la réparation des canaux et le recuit des contacts ohmiques pour les dispositifs logiques avancés (GAA/CFET), les mémoires DRAM/3D NAND, les dispositifs de puissance SiC/GaN, les dispositifs SOI et les dispositifs micro/nano. Le recuit laser permet d'améliorer simultanément le rendement et les performances des dispositifs.

Le recuit laser fait évoluer le traitement des plaquettes, passant d'un recuit global (en surface) à un recuit local de précision. Sa technologie optique performante soutient la miniaturisation continue et les progrès considérables en matière de performances des nœuds semi-conducteurs avancés.

Fiche technique du produit