Ioni-implantti- ja diffuusioprosessi

Ioni-istutus on puolijohteiden dopingmenetelmä ja yksi puolijohteiden valmistuksen pääprosesseista.

Miksi doping?

Puhtaalla piillä/itseispiillä ei ole vapaita kantoaineita (elektroneja tai reikiä) sisällä ja sen johtavuus on huono. Puolijohdeteknologiassa dopingilla tarkoitetaan sitä, että sisäiseen piiin lisätään tarkoituksellisesti hyvin pieni määrä epäpuhtausatomeja piin sähköisten ominaisuuksien muuttamiseksi, mikä tekee siitä johtavamman ja siten sitä voidaan käyttää erilaisten puolijohdelaitteiden valmistukseen. Doping voi olla n-tyypin doping tai p-tyypin doping. n-tyypin seostus: saavutetaan seostamalla viisiarvoisia alkuaineita (kuten fosforia, arseenia jne.) piiksi; p-tyyppinen seostus: saavutetaan seostamalla kolmenarvoisia elementtejä (kuten boori, alumiini jne.) piihin. Dopingmenetelmiin kuuluu yleensä lämpödiffuusio ja ioni-istutus.

Lämpödiffuusiomenetelmä

Lämpödiffuusio tarkoittaa epäpuhtauksien siirtymistä piihin kuumentamalla. Tämän aineen kulkeutumisen aiheuttaa korkean pitoisuuden epäpuhtauskaasu kohti matalapitoisuutta sisältävää piisubstraattia, ja sen migraatiotapa määräytyy pitoisuuseron, lämpötilan ja diffuusiokertoimen perusteella. Sen dopingperiaate on, että korkeassa lämpötilassa piikiekon atomit ja dopinglähteen atomit saavat riittävästi energiaa liikkuakseen. Dopinglähteen atomit adsorboidaan ensin piikiekon pintaan ja sitten nämä atomit liukenevat piikiekon pintakerrokseen. Korkeissa lämpötiloissa seostusatomit diffundoituvat sisäänpäin piikiekon hilarakojen kautta tai korvaavat piiatomien paikat. Lopulta dopingatomit saavuttavat tietyn jakautumistasapainon kiekon sisällä. Lämpödiffuusiomenetelmällä on alhaiset kustannukset ja kypsät prosessit. Sillä on kuitenkin myös joitain rajoituksia, kuten dopingsyvyyden ja -pitoisuuden hallinta ei ole yhtä tarkkaa kuin ioni-istutus, ja korkean lämpötilan prosessi voi aiheuttaa hilavaurioita jne.

Ioni-istutus:

Se viittaa seostuselementtien ionisointiin ja ionisäteen muodostamiseen, joka kiihdytetään korkealla jännitteellä tiettyyn energiaan (keV~MeV-tasoon) törmäykseen piisubstraatin kanssa. Doping-ionit istutetaan fyysisesti piihin materiaalin seostetun alueen fysikaalisten ominaisuuksien muuttamiseksi.

Ioni-istutuksen edut:

Se on matalan lämpötilan prosessi, implantaatiomäärää/dopingmäärää voidaan valvoa ja epäpuhtauspitoisuutta voidaan valvoa tarkasti; epäpuhtauksien istutussyvyys voidaan säätää tarkasti; epäpuhtauksien tasaisuus on hyvä; kovan maskin lisäksi fotoresistiä voidaan käyttää myös maskina; sitä ei rajoita yhteensopivuus (maksimipitoisuus rajoittaa piikiteiden epäpuhtausatomien liukenemista lämpödiffuusiodopingista, ja liukenemisraja on tasapainotettu, kun taas ioni-istutus on epätasapainoinen fysikaalinen prosessi. Epäpuhtausatomeja ruiskutetaan korkeaenergiaisiksi piikiteiksi, jotka voivat ylittää piikiteissä olevien epäpuhtauksien luonnollisen liukenemisrajan. Toinen on kostuttaa asioita äänettömästi ja toinen on pakottaa keula.

Ioni-istutuksen periaate:

Ensinnäkin ionilähteen elektronit iskevät epäpuhtauskaasuatomeihin ionien muodostamiseksi. Imukomponentti erottaa ionisoidut ionit ionisäteen muodostamiseksi. Magneettisen analyysin jälkeen ionit, joilla on eri massa-varaussuhteet, poikkeutetaan (koska eteen muodostuva ionisuihku sisältää kohdeepäpuhtauden ionisäteen lisäksi myös muiden materiaalielementtien ionisäteen, joka on suodatettava ulos), ja vaatimukset täyttävä puhdas epäpuhtauselementti-ionisäde erotetaan, ja sitten sitä kiihdytetään korkealla jännitteellä, energiaa lisätään ja se fokusoidaan ja skannataan elektronisesti ja lopulta osuu kohdeasentoon implantaation saavuttamiseksi.

Ionien implantoimat epäpuhtaudet ovat sähköisesti inaktiivisia ilman käsittelyä, joten ioni-istutuksen jälkeen ne altistetaan yleensä korkean lämpötilan lämpökäsittelylle epäpuhtausionien aktivoimiseksi, ja korkea lämpötila voi korjata ioni-istutuksen aiheuttamia hilavaurioita.

Semicorex tarjoaa korkealaatuistaSiC osationi-implantti- ja diffuusioprosessissa. Jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset lisätietoja, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä.

Puhelinnumero +86-13567891907

Sähköposti: sales@semicorex.com