Keperluan untuk Sumber Terma yang Stabil dan Perubahan dalam Kekonduksian Semikonduktor Di Bawah Haba

Keperluan untuk Sumber Terma yang Stabil dan Perubahan dalam Kekonduksian Semikonduktor Di Bawah Haba
Sebaik sahaja wafer memasuki ruang yang dipanaskan, pasukan pengeluaran dalam kemudahan semikonduktor kerap merekodkan perubahan mendadak dalam rintangan peranti atau peningkatan mendadak dalam arus bocor. Kebergantungan suhu pengeluaran pembawa dalam kekisi semikonduktor ditunjukkan secara langsung oleh anjakan ini, yang kerap berlaku semasa fasa penyepuhlindapan, pemendapan atau tegasan kebolehpercayaan.
Pengaktifan yang diperlukan untuk elektron melintasi celah jalur disediakan oleh tenaga haba. Dalam rejim intrinsik, populasi elektron bebas dan lubang meningkat secara eksponen dengan suhu, meningkatkan kekonduksian dan mengurangkan rintangan. Dinamik yang sama akhirnya mendorong peranti ke arah tingkah laku intrinsik dalam bahan doped, mengatasi sumbangan tetap kekotoran yang disengajakan. Apabila suhu meningkat, pengembangan kekisi dan interaksi fonon-elektron meningkat mengurangkan jurang tenaga antara jalur, menyebabkan jurang jalur itu sendiri mengecut. Walaupun mobiliti berkurangan serentak disebabkan oleh penyebaran fonon yang meningkat, kekonduksian masih terjejas secara positif sehingga suhu yang sangat tinggi dicapai. Peningkatan pembawa ini dalam peranti berkuasa boleh memulakan gelung pengukuhan sendiri-dari peningkatan arus, peningkatan pelesapan kuasa dan kenaikan suhu tambahan yang dikenali sebagai pelarian haba, yang merendahkan integriti simpang dan meresap dopan secara tidak dapat dipulihkan.
Variasi terkawal bagi fenomena ini digunakan oleh urutan pembuatan. Implan diaktifkan dan kerosakan kekisi dibaiki dengan penyepuhlindapan haba yang cepat. Suhu permukaan yang stabil diperlukan untuk-wap-kimia dan operasi goresan untuk menentukan kadar tindak balas dan komposisi filem. Haba digunakan dalam pembungkusan dan pembakaran-dalam proses untuk menyembuhkan pelekat atau mempercepatkan-kegagalan hayat awal. Hasil sentiasa ditentukan oleh keseragaman suhu dan kestabilan; kecerunan menyebabkan tekanan, filem tidak sekata, atau tindak balas yang tidak lengkap.
Haba sensitif dan setempat yang diperlukan untuk proses ini disediakan oleh pemanas kartrij. Pemanas kartrij menyediakan pemanasan konduktif dengan pemalar masa terma yang singkat dan ketumpatan kuasa yang besar apabila ia dimasukkan ke dalam chuck, susceptor atau platen. Pemanas kartrij yang dibina dengan-penebat ketulenan tinggi dan sarung kalis-karat mengekalkan titik set antara 600 darjah dan 1000 darjah sambil memenuhi had gas keluar dalam sistem penyepuhlindapan vakum. Untuk meningkatkan pematuhan filem, pemanas kartrij memanaskan sasaran dan substrat antara 300 dan 600 darjah semasa sputtering. Untuk menekankan peranti di bawah tetapan terkawal tanpa menjejaskan unit berdekatan, pemanas kartrij skala mikro meningkatkan suhu soket ujian tertentu.
Kebolehpercayaan ditentukan oleh kriteria pemilihan praktikal. Ketumpatan watt perlu selaras dengan jisim terma dan kekonduksian logam sekeliling; ketumpatan terlalu banyak menyebabkan terlalu panas, yang mengurangkan hayat pemanas, manakala ketumpatan terlalu sedikit meningkatkan tempoh kitaran. Pemanas kartrij dan lubangnya harus mempunyai toleransi yang sesuai yang kedua-duanya mencukupi untuk pemindahan haba yang berkesan dan membenarkan penyingkiran untuk penyelenggaraan. Pada wafer besar, persediaan berbilang-zon dengan penderia berasingan mengimbangi kehilangan tepi dan mengekalkan varians dalam had proses. Untuk mengelakkan pengeluaran zarah atau pencemaran, aloi sarung dan ketulenan penebat mesti dipilih untuk tahap vakum dan julat suhu.
Beban terma yang berbeza dikenakan oleh diameter wafer yang berbeza, resipi proses dan geometri ruang. Persekitaran suhu stabil yang diperlukan untuk prestasi semikonduktor yang boleh dipercayai dipastikan dengan menentukan pemanas kartrij dengan panjang, diameter, penarafan kuasa dan gaya penamatan yang sesuai untuk setiap aplikasi, daripada unit padat dalam lekapan ujian kepada pemasangan berbilang zon yang lebih-dalam alatan proses besar.