Na czym polega technologia implantacji jonów półprzewodnikowych?

Jak to działaImplant jonowyacjaPraca?

W produkcji półprzewodników implantacja jonów polega na użyciu wysokoenergetycznych akceleratorów w celu wstrzyknięcia określonych atomów zanieczyszczeń, takich jak arsen lub bor, dopodłoże silikonowe. Krzem, znajdujący się na 14. miejscu układu okresowego, tworzy wiązania kowalencyjne, dzieląc swoje cztery zewnętrzne elektrony z sąsiednimi atomami. Proces ten zmienia właściwości elektryczne krzemu, dostosowując napięcia progowe tranzystora i tworząc struktury źródła i drenu.

Pewien fizyk zastanawiał się kiedyś nad skutkami wprowadzenia różnych atomów do sieci krzemowej. Dodając arsen, który ma pięć zewnętrznych elektronów, jeden elektron pozostaje wolny, co zwiększa przewodność krzemu i przekształca go w półprzewodnik typu n. I odwrotnie, wprowadzenie boru z tylko trzema zewnętrznymi elektronami tworzy dodatnią dziurę, w wyniku czego powstaje półprzewodnik typu p. Ta metoda włączania różnych pierwiastków do sieci krzemowej nazywana jest implantacją jonów.

Jakie są składnikiImplantacja jonowaSprzęt?

Sprzęt do implantacji jonów składa się z kilku kluczowych elementów: źródła jonów, elektrycznego układu przyspieszania, układu próżniowego, magnesu analitycznego, ścieżki wiązki, układu końcowego przyspieszania i komory implantacyjnej. Źródło jonów ma kluczowe znaczenie, ponieważ odrywa elektrony od atomów, tworząc jony dodatnie, które następnie są ekstrahowane w celu utworzenia wiązki jonów.

Wiązka ta przechodzi przez moduł analizy masy, selektywnie izolując pożądane jony do modyfikacji półprzewodników. Po analizie masy wiązka jonów o wysokiej czystości jest skupiana i kształtowana, przyspieszana do wymaganej energii i równomiernie skanowana w poprzekpodłoże półprzewodnikowe. Jony o wysokiej energii wnikają w materiał, osadzając się w siatce, co może powodować defekty korzystne w niektórych zastosowaniach, takich jak obszary izolujące na chipach i obwodach scalonych. W innych zastosowaniach cykle wyżarzania służą do naprawy uszkodzeń i aktywacji domieszek, poprawiając przewodność materiału.

Jakie są zasady implantacji jonów?

Implantacja jonowa to technika wprowadzania domieszek do półprzewodników, odgrywająca kluczową rolę w wytwarzaniu układów scalonych. Proces obejmuje:

Oczyszczanie jonowe: Jony generowane ze źródła, niosące różną liczbę elektronów i protonów, są przyspieszane, tworząc wiązkę jonów dodatnich/ujemnych. Zanieczyszczenia są filtrowane na podstawie stosunku ładunku do masy, aby osiągnąć pożądaną czystość jonów.

Wtrysk jonów: Przyspieszona wiązka jonów jest kierowana pod określonym kątem do docelowej powierzchni kryształu, równomiernie napromieniającopłatek. Jony po wniknięciu w powierzchnię ulegają zderzeniom i rozpraszaniu w obrębie sieci, ostatecznie osiadając na określonej głębokości, modyfikując właściwości materiału. Domieszkowanie wzorzyste można osiągnąć za pomocą masek fizycznych lub chemicznych, umożliwiając precyzyjne modyfikacje elektryczne określonych obszarów obwodu.

Oczekiwany rozkład domieszek na głębokość zależy od energii wiązki, kąta i właściwości materiału płytki.

Jakie są zalety i ograniczeniaImplantacja jonowa?

Zalety:

Szeroka gama domieszek: Można stosować prawie wszystkie pierwiastki z układu okresowego, a wysoką czystość zapewnia precyzyjna selekcja jonów.

Precyzyjna kontrola: Energię i kąt wiązki jonów można dokładnie kontrolować, co pozwala na precyzyjny rozkład głębokości i stężenia domieszek.

Elastyczność: Implantacja jonów nie jest ograniczona limitami rozpuszczalności płytki, co pozwala na wyższe stężenia niż w przypadku innych metod.

Doping jednolity: Możliwy jest doping jednolity na dużym obszarze.

Kontrola temperatury: Temperaturę płytki można kontrolować podczas implantacji.

Ograniczenia:

Płytka głębokość: Zwykle ograniczona do około jednego mikrona od powierzchni.

Trudności związane z bardzo płytką implantacją: Wiązki niskoenergetyczne są trudne do kontrolowania, co zwiększa czas i koszty procesu.

Uszkodzenie siatki: Jony mogą uszkodzić siatkę, co wymaga wyżarzania poimplantacyjnego w celu naprawy i aktywacji domieszek.

Wysoki koszt: Koszty sprzętu i procesu są znaczne.

W Semicorex specjalizujemy sięGrafit/ceramika z opatentowaną powłoką CVDSolutions w implantacji jonów, jeśli masz jakiekolwiek pytania lub potrzebujesz dodatkowych informacji, nie wahaj się z nami skontaktować.

Telefon kontaktowy: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com