ความต้องการแหล่งความร้อนที่เสถียรและการเปลี่ยนแปลงค่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์ภายใต้ความร้อน

ความต้องการแหล่งความร้อนที่เสถียรและการเปลี่ยนแปลงค่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์ภายใต้ความร้อน
เมื่อแผ่นเวเฟอร์เข้าไปในห้องที่ให้ความร้อน ทีมผู้ผลิตในโรงงานเซมิคอนดักเตอร์มักจะบันทึกการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของอุปกรณ์อย่างกะทันหันหรือกระแสไฟฟ้ารั่วที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน การพึ่งพาอุณหภูมิของการผลิตตัวพาภายในโครงตาข่ายเซมิคอนดักเตอร์จะแสดงโดยตรงโดยการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ซึ่งมักเกิดขึ้นระหว่างขั้นตอนการหลอม การสะสม หรือความเค้นความน่าเชื่อถือ
การกระตุ้นที่จำเป็นสำหรับอิเล็กตรอนในการข้าม bandgap นั้นมาจากพลังงานความร้อน ในระบบการปกครองที่แท้จริง ประชากรของอิเล็กตรอนอิสระและรูจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณตามอุณหภูมิ การนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้น และความต้านทานลดลง ไดนามิกแบบเดียวกันในที่สุดจะขับเคลื่อนอุปกรณ์ไปสู่พฤติกรรมที่แท้จริงในวัสดุที่เจือปน ซึ่งเหนือกว่าการมีส่วนร่วมคงที่ของสิ่งเจือปนโดยเจตนา เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น การขยายตัวของโครงตาข่ายและปฏิกิริยาระหว่างโฟนอนของอิเล็กตรอนที่เพิ่มขึ้น-จะลดช่องว่างพลังงานระหว่างแถบ ส่งผลให้แถบความถี่หดตัวเล็กน้อย แม้ว่าความคล่องตัวจะลดลงพร้อมกันเนื่องจากการกระเจิงของโฟนอนที่เพิ่มขึ้น แต่การนำไฟฟ้ายังคงได้รับผลกระทบเชิงบวกจนกว่าจะถึงอุณหภูมิที่สูงมาก การเพิ่มขึ้นของพาหะเหล่านี้ในอุปกรณ์ขับเคลื่อนสามารถเริ่ม-วงจรเสริมแรงด้วยตนเองของกระแสที่เพิ่มขึ้น การกระจายพลังงานที่เพิ่มขึ้น และการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเพิ่มเติมที่เรียกว่าการหนีความร้อน ซึ่งจะทำให้ความสมบูรณ์ของจุดเชื่อมต่อลดลงและกระจายสารเจือปนอย่างถาวร
ลำดับการผลิตจะใช้ความแปรผันที่มีการควบคุมของปรากฏการณ์เหล่านี้ รากฟันเทียมถูกเปิดใช้งานและซ่อมแซมความเสียหายของโครงตาข่ายด้วยการอบอ่อนด้วยความร้อนอย่างรวดเร็ว อุณหภูมิพื้นผิวที่เสถียรเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการ-การสะสมไอ-ทางเคมีและการกัดกรด เพื่อกำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยาและองค์ประกอบของฟิล์ม ความร้อนถูกนำมาใช้ในบรรจุภัณฑ์และการเผาไหม้-ในกระบวนการเพื่อรักษากาวหรือเร่ง-ความล้มเหลวของชีวิตตั้งแต่เนิ่นๆ ผลผลิตจะถูกกำหนดโดยความสม่ำเสมอของอุณหภูมิและความเสถียรเสมอ การไล่ระดับสีทำให้เกิดความเครียด ฟิล์มที่ไม่สม่ำเสมอ หรือปฏิกิริยาที่ไม่สมบูรณ์
ความร้อนเฉพาะจุดที่จำเป็นสำหรับกระบวนการเหล่านี้มาจากเครื่องทำความร้อนแบบตลับ เครื่องทำความร้อนแบบตลับให้ความร้อนแบบนำไฟฟ้าโดยมีค่าคงที่เวลาความร้อนสั้นและมีความหนาแน่นของพลังงานสูงเมื่อเสียบเข้าไปในหัวจับ ตัวรับหรือแท่น เครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์ที่สร้างด้วยฉนวนที่มีความบริสุทธิ์สูง-และปลอกที่ทนต่อการกัดกร่อน-จะรักษาจุดที่ตั้งไว้ระหว่าง 600 องศาถึง 1000 องศา ในขณะเดียวกันก็เป็นไปตามข้อจำกัดการปล่อยก๊าซในระบบหลอมเหลวแบบสุญญากาศ เพื่อเพิ่มการยึดเกาะของฟิล์ม เครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์จะอุ่นเป้าหมายและซับสเตรตระหว่าง 300 ถึง 600 องศาระหว่างการสปัตเตอร์ เพื่อที่จะเน้นอุปกรณ์ภายใต้การตั้งค่าที่ได้รับการควบคุมโดยไม่ส่งผลกระทบต่อเครื่องที่อยู่ใกล้เคียง เครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์ขนาดเล็ก-จะปรับปรุงอุณหภูมิของซ็อกเก็ตทดสอบเฉพาะ
ความน่าเชื่อถือถูกกำหนดโดยเกณฑ์การคัดเลือกเชิงปฏิบัติ ความหนาแน่นของวัตต์จะต้องสอดคล้องกับมวลความร้อนและค่าการนำไฟฟ้าของโลหะโดยรอบ ความหนาแน่นมากเกินไปทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานของเครื่องทำความร้อนลดลง ในขณะที่ความหนาแน่นน้อยเกินไปจะทำให้ระยะเวลาของวงจรเพิ่มขึ้น เครื่องทำความร้อนแบบตลับและช่องเจาะควรมีพิกัดความเผื่อที่เพียงพอสำหรับการถ่ายเทความร้อนอย่างมีประสิทธิผล และสามารถถอดออกเพื่อการบำรุงรักษาได้ บนเวเฟอร์ขนาดใหญ่ การตั้งค่าหลาย-โซนพร้อมเซ็นเซอร์แยกกันจะช่วยชดเชยการสูญเสียส่วนขอบและรักษาความแปรปรวนภายในขอบเขตกระบวนการ เพื่อหลีกเลี่ยงการผลิตอนุภาคหรือการปนเปื้อน ต้องเลือกเปลือกโลหะผสมและความบริสุทธิ์ของฉนวนสำหรับระดับสุญญากาศและช่วงอุณหภูมิ
โหลดความร้อนที่แตกต่างกันถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางเวเฟอร์ สูตรกระบวนการ และรูปทรงของห้องที่แตกต่างกัน สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิคงที่ซึ่งจำเป็นสำหรับประสิทธิภาพของเซมิคอนดักเตอร์ที่เชื่อถือได้นั้นรับประกันได้โดยการระบุเครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์ที่มีความยาว เส้นผ่านศูนย์กลาง อัตรากำลัง และรูปแบบการสิ้นสุดที่เหมาะสมสำหรับแต่ละการใช้งาน ตั้งแต่หน่วยขนาดกะทัดรัดในฟิกซ์เจอร์ทดสอบไปจนถึงการประกอบหลาย-โซนที่ยาวขึ้นในเครื่องมือกระบวนการขนาดใหญ่