首款背部加热式Vantage Vulcan RTP快速退火设备

应用材料公司本周三推出了新款Vantage Vulcan RTP快速退火设备，这款RTP机型采用了晶圆背面加热技术，可以显著改善RTP处理中晶圆表面芯片核心内部各部分的温度均一性。



新型晶体管设计需要的RTP退火处理项目图解

应用半导体公司硅系统集团前端制程用设备部门的总经理Sundar Ramamurthy表示，芯片的核心尺寸近年来不断增长，这样便导致在退火处理时，核心内部晶体管密度较大的区域与较小的区域的退火温度均一性控制的难度加大。另外一方面，核心内部集成的晶体管尺寸却在不断缩小，而制造晶体管过程中采取的RTP退火处理次数则有所增加，这就需要对RTP退火的过程进行更严格的控制。在这样的背景下，应用材料公司推出了业内首款采用背面加热设计的RTP设备。



图中可见，在相对于晶圆片底部的位置，Vantage Vulcan RTP快速退火设备上设计了一套蜂窝状加热灯组。

在这款RTP设备上，蜂巢式设计的灯组被分为18个区域，其可控的退火处理温度范围也比旧款产品有较大的增加，达到了75-1300°C。Ramamurthy介绍说：“为了较大地降低触点结构的电阻，触点材料一般需要较低的RTP退火处理温度，而这套设备的RTP退火温度则可以控制在低于250°C的水平，这对我们的客户而言无疑是一个好消息。”

另外，采用背部加热设计后，新机型的温度波动范围则从以往的9°C降低到了3°C.即使在RTP退火处理的升温速度正处于每秒200°C的较高水平时，晶圆上每块芯片内部的温差也可以控制在3°C范围之内。

相比直接辐射式设计的RTP退火设备，背部加热设计可以减小加工后的晶圆表面进行RTP处理时的热点数量，这样便减小了晶圆上各个晶体管的性能波动幅度，而晶体管的性能波动幅度过大则可导致芯片的性能下降。

Vantage Vulcan机型采用的闭环控制系统在从室温加温到1300°C的过程中，可以动态地控制晶圆表面的温度。因此即使是在处理具有反射性表面的晶圆时，这种机型也可以从容应对，而不需要芯片制造商修改其它制造工艺或制造器件用的材料等。

Sundar Ramamurthy还透露，应用材料公司一直在与部分客户合作完善这款RTP设备，而且目前公司已经收到了来自多个客户的订单，这些客户正计划提升其28nm产品的产能（听起来好像台积电，GLOBALFOUNDRIES非常符合这个特征）。另外他还预计，这款RTP设备的市场规模大概在5亿美元左右。