Proces implantacji jonów i dyfuzji

Implantacja jonowa jest metodą domieszkowania półprzewodników i jednym z głównych procesów w produkcji półprzewodników.

Dlaczego doping?

Czysty krzem/krzem wewnętrzny nie ma wewnątrz wolnych nośników (elektronów ani dziur) i ma słabą przewodność. W technologii półprzewodników domieszkowanie polega na celowym dodaniu bardzo małej ilości atomów zanieczyszczeń do wewnętrznego krzemu w celu zmiany właściwości elektrycznych krzemu, czyniąc go bardziej przewodzącym, a tym samym nadającym się do stosowania w produkcji różnych urządzeń półprzewodnikowych. Doping może być dopingiem typu n lub dopingiem typu p. domieszkowanie typu n: osiągane poprzez domieszkowanie pierwiastków pięciowartościowych (takich jak fosfor, arsen itp.) do krzemu; Domieszkowanie typu p: osiągane poprzez domieszkowanie pierwiastków trójwartościowych (takich jak bor, aluminium itp.) w krzemie. Metody dopingu obejmują zazwyczaj dyfuzję termiczną i implantację jonów.

Metoda termodyfuzji

Dyfuzja termiczna polega na migracji pierwiastków zanieczyszczeń do krzemu w wyniku ogrzewania. Migracja tej substancji spowodowana jest przez gaz zanieczyszczający o wysokim stężeniu w kierunku podłoża krzemowego o niskim stężeniu, a sposób jej migracji jest określony przez różnicę stężeń, temperaturę i współczynnik dyfuzji. Zasada domieszkowania polega na tym, że w wysokiej temperaturze atomy płytki krzemowej i atomy w źródle domieszkowania uzyskują wystarczającą energię, aby się poruszać. Atomy źródła domieszkowania są najpierw adsorbowane na powierzchni płytki krzemowej, a następnie atomy te rozpuszczają się w warstwie powierzchniowej płytki krzemowej. W wysokich temperaturach atomy domieszkujące dyfundują do wewnątrz przez szczeliny w siatce płytki krzemowej lub zastępują pozycje atomów krzemu. Ostatecznie atomy domieszkujące osiągają pewną równowagę dystrybucji wewnątrz płytki. Metoda termodyfuzji ma niskie koszty i dojrzałe procesy. Ma jednak również pewne ograniczenia, takie jak kontrola głębokości domieszkowania i stężenia nie jest tak precyzyjna jak implantacja jonów, a proces w wysokiej temperaturze może spowodować uszkodzenie sieci itp.

Implantacja jonów:

Polega na jonizacji elementów domieszkujących i utworzeniu wiązki jonów, która pod wpływem wysokiego napięcia jest przyspieszana do określonej energii (poziomu keV~MeV) w celu zderzenia z podłożem krzemowym. Jony domieszkujące są fizycznie wszczepiane w krzem w celu zmiany właściwości fizycznych domieszkowanego obszaru materiału.

Zalety implantacji jonów:

Jest to proces niskotemperaturowy, można monitorować ilość implantacji/ilość domieszkowania i precyzyjnie kontrolować zawartość zanieczyszczeń; można precyzyjnie kontrolować głębokość implantacji zanieczyszczeń; jednorodność zanieczyszczeń jest dobra; oprócz maski twardej fotomaskę można stosować również jako maskę; nie jest ograniczone kompatybilnością (rozpuszczanie atomów zanieczyszczeń w kryształach krzemu w wyniku domieszkowania dyfuzyjnego cieplnego jest ograniczone maksymalnym stężeniem i istnieje zrównoważona granica rozpuszczania, podczas gdy implantacja jonów jest procesem fizycznym nierównowagowym. Atomy zanieczyszczeń są wstrzykiwane w kryształy krzemu o dużej energii, która może przekroczyć naturalny limit rozpuszczania zanieczyszczeń w kryształach krzemu. Jednym z nich jest ciche zwilżanie rzeczy, a drugim jest wymuszanie łuku.)

Zasada implantacji jonów:

Po pierwsze, atomy gazu zanieczyszczającego są uderzane przez elektrony w źródle jonów w celu wytworzenia jonów. Zjonizowane jony są ekstrahowane przez element zasysający, tworząc wiązkę jonów. Po analizie magnetycznej jony o różnym stosunku masy do ładunku ulegają odchyleniu (ponieważ wiązka jonów powstająca na froncie zawiera nie tylko wiązkę jonów docelowego zanieczyszczenia, ale także wiązkę jonów innych pierwiastków materialnych, które muszą zostać przefiltrowane out), a wiązka jonów czystego elementu domieszkowego spełniająca wymagania jest oddzielana, a następnie przyspieszana wysokim napięciem, zwiększana jest energia, skupiana i skanowana elektronicznie, a na koniec uderzana w pozycję docelową, aby osiągnąć implantację.

Zanieczyszczenia wszczepiane przez jony są elektrycznie nieaktywne bez obróbki, więc po implantacji jonów są na ogół poddawane wyżarzaniu w wysokiej temperaturze w celu aktywacji jonów zanieczyszczeń, a wysoka temperatura może naprawić uszkodzenia sieci spowodowane implantacją jonów.

Semicorex oferuje wysoką jakośćCzęści SiCw procesie implantacji jonowej i dyfuzji. Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub potrzebujesz dodatkowych szczegółów, nie wahaj się z nami skontaktować.

Numer telefonu kontaktowego +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com