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快速退火工藝在歐姆接觸中的應用RTP

2024-01-10

作為新一代半導體的代表材料,氮化鎵(GaN)具有大禁帶寬度、高臨界場強、高熱導率、高載流子飽和速率等特性,是制造高功率、高頻電子器件中重要的半導體材料。其中,GaN材料與金屬電極的歐姆接觸對器件性能有著重要的影響,器件利用金屬電極與GaN間接觸形成的歐姆接觸來輸入或輸出電流。當歐姆接觸電阻過高時會產(chǎn)生較多的焦耳熱,縮短器件壽命,而良好的歐姆接觸可使器件通態(tài)電阻低,電流輸出大,具有更好的穩(wěn)定性。


退火溫度影響歐姆接觸質量

氮化鎵歐姆接觸的制備通常需要進行退火處理,退火的目的是通過熱處理改變材料的結構和性質,使金屬電極與氮化鎵之間形成低電阻接觸。而金屬與GaN之間形成歐姆接觸的質量受退火條件的影響,良好的歐姆接觸圖形邊緣應保持平整,電極之間不應存在導致短路的金屬粘合,退火完成后不會出現(xiàn)金屬的側流。

(a)退火前歐姆接觸形態(tài) b)退火后歐姆接觸形態(tài)

(圖源網(wǎng)絡)

退火溫度作為影響歐姆接觸性能的重要參數(shù),溫度過高或過低都會導致電阻率的增加和電流的減小。一般來說,退火溫度越高,金屬電極與氮化鎵之間的接觸電阻率則越低。

比接觸電阻率與退火溫度的函數(shù)關系(圖源:知網(wǎng))

然而,當退火溫度過高則可能導致氮化鎵材料的損傷或金屬電極的熔化不利于形成好的歐姆接觸;當溫度過低時會導致金屬與半導體之間形成較高的勢壘,阻礙載流子的傳輸。因此在GaN歐姆接觸進行退火處理時,對于退火溫度的條件選擇尤為重要。

快速退火爐(RTP)原理

快速退火爐(RTP)是一種用于半導體器件制造和材料研究的設備,其工作原理是通過快速升溫和降溫來處理材料,以改變其性質或結構。

RTP結構示意圖(圖源網(wǎng)絡)

晟鼎快速退火爐(RTP)優(yōu)勢

RTP快速退火爐具有溫度控制精確、升溫速度快等優(yōu)點,可以滿足歐姆接觸對溫度敏感的材料和結構的需求。晟鼎快速退火爐制程范圍覆蓋200-1250℃,具有強大的溫場管理系統(tǒng),此外,還能靈活、快速地轉換和調節(jié)工藝氣體,使得其在同一個熱處理過程中可以完成多段處理工藝。

晟鼎快速退火爐RTP溫度控制—1000℃制程

半自動快速退火爐

RTP-SA-12為半自動立式快速退火爐,工藝時間短,控溫精度高,相對于傳統(tǒng)擴散爐退火系統(tǒng)和其他RTP系統(tǒng),其獨特的腔體設計、先進的溫度控制技術和獨有的 RL900軟件控制系統(tǒng),確保了極好的熱均勻性。

產(chǎn)品優(yōu)勢

◎紅外鹵素燈管加熱,冷卻采用風冷

◎大氣與真空處理方式均可選擇,進氣前氣體凈化處理

◎燈管功率 PID 控溫,可精準控制溫度升溫,保證良好的重現(xiàn)性與溫度均勻性


全自動雙腔退火爐

RTP-DTS-8相對于傳統(tǒng)擴散爐退火系統(tǒng)和其他 RTP 系統(tǒng),其獨特的腔體設計、先進的溫度控制技術和獨有的RL900 軟件控制系統(tǒng),確保了極好的熱均勻性。

產(chǎn)品優(yōu)勢

紅外鹵素燈管加熱,冷卻采用風冷

燈管功率 PID 控溫,可精準控制溫度升溫,保證良好的重現(xiàn)性與溫度均勻性

大氣與真空處理方式均可選擇,進氣前氣體凈化處理

標配兩組工藝氣體,最多可擴展至6組工藝氣體


桌面型快速退火爐

RTP-Table-6為桌面式6英寸晶圓快速退火爐,使用上下兩層紅外鹵素燈管作為熱源加熱,內部石英腔體保溫隔熱,腔體外殼為水冷鋁合金,使得制品加熱均勻,且表面溫度低。 RTP-Table-6采用PID 控制,系統(tǒng)能快速調節(jié)紅外鹵素燈管的輸出功率,控溫更加精準。

產(chǎn)品優(yōu)勢

◎雙層紅外鹵素燈管加熱,氮氣快速降溫

◎自主研發(fā)燈管分組排布,使溫度均勻性更好

◎采用PID 算法控制,實時調節(jié)燈管功率輸出

◎軟件主界面能實時顯示氣體、溫度、真空度等參數(shù)

◎自動識別錯誤信息,出現(xiàn)異常時設備自動保護

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