Ionski vsadek in postopek difuzije

Ionska implantacija je metoda dopiranja polprevodnikov in eden glavnih procesov v proizvodnji polprevodnikov.

Zakaj doping?

Čisti silicij/intrinzični silicij nima prostih nosilcev (elektronov ali lukenj) in ima slabo prevodnost. V polprevodniški tehnologiji je dopiranje namerno dodajanje zelo majhne količine atomov nečistoč intrinzičnemu siliciju, da se spremenijo električne lastnosti silicija, zaradi česar postane bolj prevoden in se tako lahko uporablja za izdelavo različnih polprevodniških naprav. Doping je lahko doping tipa n ali doping tipa p. dopiranje tipa n: doseženo z dopiranjem petvalentnih elementov (kot so fosfor, arzen itd.) v silicij; dopiranje p-tipa: doseženo z dopiranjem trivalentnih elementov (kot so bor, aluminij itd.) v silicij. Metode dopinga običajno vključujejo toplotno difuzijo in ionsko implantacijo.

Metoda toplotne difuzije

Toplotna difuzija je selitev elementov nečistoč v silicij s segrevanjem. Migracijo te snovi povzroča nečistočni plin z visoko koncentracijo proti silicijevemu substratu z nizko koncentracijo, njen način migracije pa določajo koncentracijska razlika, temperatura in koeficient difuzije. Njegov princip dopiranja je, da bodo pri visoki temperaturi atomi v silicijevi rezini in atomi v viru dopinga pridobili dovolj energije za premikanje. Atomi vira dopinga se najprej adsorbirajo na površino silicijeve rezine, nato pa se ti atomi raztopijo v površinski plasti silicijeve rezine. Pri visokih temperaturah dopirni atomi difundirajo navznoter skozi mrežne vrzeli silicijeve rezine ali nadomestijo položaje atomov silicija. Sčasoma atomi dopinga dosežejo določeno porazdelitveno ravnovesje znotraj rezine. Metoda toplotne difuzije ima nizke stroške in zrele postopke. Vendar pa ima tudi nekatere omejitve, na primer nadzor globine in koncentracije dopinga ni tako natančen kot ionska implantacija, visokotemperaturni postopek pa lahko povzroči poškodbe mreže itd.

Ionska implantacija:

Nanaša se na ionizacijo dopirnih elementov in oblikovanje ionskega žarka, ki se pospeši do določene energije (raven keV~MeV) prek visoke napetosti, da trči v silicijev substrat. Ioni za dopiranje so fizično implantirani v silicij, da spremenijo fizikalne lastnosti dopiranega območja materiala.

Prednosti ionske implantacije:

To je nizkotemperaturni postopek, količino implantacije/količino dopinga je mogoče spremljati in vsebnost nečistoč je mogoče natančno nadzorovati; globino vsaditve nečistoč je mogoče natančno nadzorovati; enakomernost nečistoč je dobra; poleg trde maske se kot maska ​​lahko uporablja tudi fotorezist; ni omejena z združljivostjo (raztapljanje atomov primesi v silicijevih kristalih zaradi toplotno difuzijskega dopiranja je omejeno z največjo koncentracijo in obstaja uravnotežena meja raztapljanja, medtem ko je implantacija ionov neravnovesen fizikalni proces. Atomi nečistoč so vbrizgani v kristale silicija z visoko energijo, ki lahko preseže naravno mejo raztapljanja nečistoč v kristalih silicija. Eno je tiho navlažiti stvari, drugo pa prisiliti lok.)

Princip ionske implantacije:

Prvič, atome nečistoč plina zadenejo elektroni v viru ionov, da ustvarijo ione. Ionizirane ione ekstrahira sesalna komponenta, da nastane ionski žarek. Po magnetni analizi se ioni z različnimi razmerji med maso in nabojem odklonijo (ker ionski žarek, ki nastane spredaj, ne vsebuje le ionskega žarka ciljne nečistoče, temveč tudi ionski žarek drugih materialnih elementov, ki jih je treba filtrirati ven), ionski žarek elementa čiste nečistoče, ki ustreza zahtevam, se loči, nato pa se pospeši z visoko napetostjo, energija se poveča, se fokusira in elektronsko skenira ter končno udari na ciljni položaj, da se doseže implantacija.

Nečistoče, ki jih implantirajo ioni, so električno neaktivne brez obdelave, zato so po ionski implantaciji na splošno izpostavljene visokotemperaturnemu žarjenju, da se aktivirajo nečistotni ioni, visoka temperatura pa lahko popravi poškodbe rešetke, ki jih povzroči ionska implantacija.

Semicorex ponuja visoko kakovostSiC deliv procesu ionske implantacije in difuzije. Če imate kakršna koli vprašanja ali potrebujete dodatne podrobnosti, ne oklevajte in stopite v stik z nami.

Kontaktna telefonska številka +86-13567891907

E-pošta: sales@semicorex.com