Іонна імплантація та процес дифузії

Іонна імплантація — це метод легування напівпровідників і один із основних процесів у виробництві напівпровідників.

Чому допінг?

Чистий кремній/власний кремній не має всередині вільних носіїв (електронів або дірок) і має погану провідність. У напівпровідникових технологіях легування полягає в навмисному додаванні дуже невеликої кількості атомів домішок до внутрішнього кремнію, щоб змінити електричні властивості кремнію, зробивши його більш провідним і таким чином придатним для використання у виробництві різних напівпровідникових пристроїв. Легування може бути легуванням n-типу або легуванням p-типу. легування n-типу: досягається легуванням п’ятивалентних елементів (таких як фосфор, миш’як тощо) у кремній; легування р-типу: досягається легуванням тривалентних елементів (таких як бор, алюміній тощо) у кремній. Методи легування зазвичай включають термічну дифузію та іонну імплантацію.

Термодифузійний метод

Термічна дифузія полягає в міграції домішкових елементів у кремній шляхом нагрівання. Міграція цієї речовини зумовлена ​​домішковим газом високої концентрації до кремнієвої підкладки з низькою концентрацією, а спосіб її міграції визначається різницею концентрацій, температурою та коефіцієнтом дифузії. Його принцип легування полягає в тому, що за високої температури атоми в кремнієвій пластині та атоми в джерелі легування отримають достатньо енергії для руху. Атоми джерела легування спочатку адсорбуються на поверхні кремнієвої пластини, а потім ці атоми розчиняються в поверхневому шарі кремнієвої пластини. При високих температурах легуючі атоми дифундують всередину через щілини решітки кремнієвої пластини або заміщують положення атомів кремнію. Згодом легуючі атоми досягають певного балансу розподілу всередині пластини. Метод термічної дифузії має низьку вартість і зрілі процеси. Однак він також має деякі обмеження, наприклад, контроль глибини легування та концентрації не такий точний, як іонна імплантація, а процес високої температури може призвести до пошкодження решітки тощо.

Іонна імплантація:

Це стосується іонізації легуючих елементів і формування пучка іонів, який прискорюється до певної енергії (рівень кев ~ МеВ) через високу напругу для зіткнення з кремнієвою підкладкою. Легуючі іони фізично імплантуються в кремній, щоб змінити фізичні властивості легованої ділянки матеріалу.

Переваги іонної імплантації:

Це низькотемпературний процес, кількість імплантації/кількість легування можна контролювати, а вміст домішок можна точно контролювати; можна точно контролювати глибину імплантації домішок; однорідність домішок хороша; крім жорсткої маски в якості маски можна використовувати також фоторезист; він не обмежений сумісністю (розчинення атомів домішки в кристалах кремнію за рахунок термодифузійного легування обмежено максимальною концентрацією, і існує межа збалансованого розчинення, тоді як іонна імплантація є нерівноважним фізичним процесом. Атоми домішки вводяться в кристали кремнію з високою енергією, яка може перевищувати природну межу розчинення домішок у кристалах кремнію.

Принцип іонної імплантації:

По-перше, атоми домішкового газу потрапляють під удари електронів у джерелі іонів для генерації іонів. Іонізовані іони витягуються компонентом всмоктування для формування іонного пучка. Після магнітного аналізу іони з різним співвідношенням маси до заряду відхиляються (оскільки іонний пучок, сформований у фронті, містить не тільки іонний пучок цільової домішки, але й іонний пучок інших елементів матеріалу, які повинні бути відфільтровані назовні), і іонний промінь елемента чистої домішки, який відповідає вимогам, відокремлюється, а потім він прискорюється високою напругою, енергія збільшується, і він фокусується та електронно сканується, і, нарешті, потрапляє в цільове положення для досягнення імплантації.

Домішки, імплантовані іонами, електрично неактивні без обробки, тому після іонної імплантації їх зазвичай піддають високотемпературному відпалу для активації іонів домішок, а висока температура може відновити пошкодження решітки, викликані іонною імплантацією.

Semicorex пропонує високу якістьSiC частинив процесі іонної імплантації та дифузії. Якщо у вас виникли запитання або вам потрібна додаткова інформація, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з нами.

Контактний телефон +86-13567891907

Електронна адреса: sales@semicorex.com