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学术知识

什么是RTP?什么是RTA?

首先说结论,RTPRapid Thermal Processing是所有快速热处理的统称但不限于

RTA(快速热退火)、RTO(快速热氧化)、 RTN(快速热氮化)、合金化... ...

 

RTPRTARTORTN之间的联系

 

RTP设备通过精确控制温度-时间曲线实现对材料结构、界面特性或杂质分布的调控。我们常说的RTP快速退火炉,就是根据需要,通过软件控制设置,可实现多种工艺模式。如RTA工艺,通过快速升降温,在极短时间内(几秒至几十秒)完成特定退火目的。又或者在O2N2等气体氛围下,通过多阶段升降温以及长时间恒温,实现RTORTN等热处理工艺

 

RTPRTA对比

对比项

RTP

RTA

应用场景

涵盖广泛的热处理工艺:
氧化(形成 SiO₂薄膜)
氮化(形成 Si3N4)
合金化(金属-半导体接触)
多晶硅再结晶

主要用于退火
离子注入后的损伤修复
掺杂剂激活
硅化物形成(如 NiSi、CoSi₂)

温度曲线

温度曲线更灵活
多阶段升温/降温
长时间恒温(如氧化工艺需几分钟)
特定温度波形(如脉冲加热)

典型的“尖峰”曲线
快速升温至目标温度(如 1000~1100℃)
保持几秒至几十秒
快速降温

工艺目的

强调材料改性或薄膜形成
通过高温氧化硅表面形成高质量 SiO₂
金属与硅反应形成低电阻硅化物

强调杂质激活和晶格修复,最小化扩散
将注入的B、P等杂质原子激活到晶格位置
消除注入引起的非晶层

典型工艺

几秒至几分钟(如氧化工艺要1-5分钟)

几秒至几十秒(如1050℃保持10秒)

 

RTPRTA案例对比

案例对比

RTP

RTA

应用场景

FinFET工艺
通过RTP在硅表面形成超薄(1~3nm)高质量 SiO₂栅介质

CMOS制造工艺
注入B⁺形成P型源漏区
通过RTA激活B原子并修复晶格

工艺参数

O₂气氛
900℃保持60秒
形成2nm厚SiO₂。

升温速率100℃/秒
1050℃保持5秒
降温速率50℃/秒

工艺目的

精确控制氧化层厚度
避免高温导致的Fin结构变形

使B原子替代Si晶格位置
激活率>90%
同时限制B扩散(结深<50nm)

 

总结

RTA(快速热退火)和 RTP(快速热处理)是半导体制造中常用的热处理工艺技术,两者核心原理相同,但在应用场景、温度曲线、工艺目的上存在差异。

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