فرآیند کاشت و انتشار یون

کاشت یون یک روش دوپینگ نیمه هادی و یکی از فرآیندهای اصلی در ساخت نیمه هادی ها است.

چرا دوپینگ؟

سیلیکون خالص/سیلیکون ذاتی هیچ حامل آزاد (الکترون یا سوراخ) در داخل ندارد و رسانایی ضعیفی دارد. در فناوری نیمه هادی، دوپینگ عبارت است از افزودن عمدی مقدار بسیار کمی از اتم های ناخالصی به سیلیکون ذاتی برای تغییر خواص الکتریکی سیلیکون، رسانایی بیشتر و در نتیجه قابلیت استفاده برای ساخت دستگاه های نیمه هادی مختلف. دوپینگ می تواند دوپینگ نوع n یا دوپینگ نوع p باشد. دوپینگ نوع n: با دوپینگ عناصر پنج ظرفیتی (مانند فسفر، آرسنیک و غیره) به سیلیکون حاصل می شود. دوپینگ نوع p: با دوپینگ عناصر سه ظرفیتی (مانند بور، آلومینیوم و غیره) به سیلیکون حاصل می شود. روش های دوپینگ معمولاً شامل انتشار حرارتی و کاشت یون است.

روش انتشار حرارتی

انتشار حرارتی عبارت است از انتقال عناصر ناخالص به سیلیکون با حرارت دادن. مهاجرت این ماده ناشی از گاز ناخالصی با غلظت بالا به سمت بستر سیلیکونی با غلظت پایین است و حالت مهاجرت آن با اختلاف غلظت، دما و ضریب انتشار تعیین می شود. اصل دوپینگ آن این است که در دمای بالا، اتم های موجود در ویفر سیلیکونی و اتم های موجود در منبع دوپینگ انرژی کافی برای حرکت را به دست می آورند. اتم های منبع دوپینگ ابتدا روی سطح ویفر سیلیکونی جذب می شوند و سپس این اتم ها در لایه سطحی ویفر سیلیکونی حل می شوند. در دماهای بالا، اتم های دوپینگ از طریق شکاف های شبکه ای ویفر سیلیکون به داخل پخش می شوند یا جای اتم های سیلیکون را می گیرند. در نهایت، اتم های دوپینگ به تعادل توزیع خاصی در داخل ویفر می رسند. روش انتشار حرارتی هزینه های پایین و فرآیندهای بالغ دارد. با این حال، محدودیت هایی نیز دارد، مانند کنترل عمق و غلظت دوپینگ به اندازه کاشت یون دقیق نیست و فرآیند دمای بالا ممکن است باعث آسیب شبکه و غیره شود.

کاشت یون:

این به یونیزه کردن عناصر دوپینگ و تشکیل یک پرتو یونی اشاره دارد که از طریق ولتاژ بالا تا یک انرژی معین (سطح keV~MeV) شتاب می‌گیرد تا با بستر سیلیکونی برخورد کند. یون های دوپینگ به صورت فیزیکی در سیلیکون کاشته می شوند تا خواص فیزیکی ناحیه دوپینگ ماده را تغییر دهند.

مزایای کاشت یون:

این یک فرآیند با دمای پایین است، مقدار کاشت / مقدار دوپینگ را می توان نظارت کرد و محتوای ناخالصی را می توان دقیقاً کنترل کرد. عمق کاشت ناخالصی ها را می توان دقیقاً کنترل کرد. یکنواختی ناخالصی خوب است. علاوه بر ماسک سخت، نور مقاوم نیز می تواند به عنوان ماسک استفاده شود. با سازگاری محدود نمی شود (انحلال اتم های ناخالصی در کریستال های سیلیکون به دلیل دوپینگ انتشار حرارتی با حداکثر غلظت محدود می شود و حد انحلال متعادل وجود دارد، در حالی که کاشت یون یک فرآیند فیزیکی غیرتعادلی است. اتم های ناخالصی تزریق می شوند. به کریستال‌های سیلیکونی با انرژی بالا تبدیل می‌شوند که می‌تواند از حد انحلال طبیعی ناخالصی‌ها در کریستال‌های سیلیکونی تجاوز کند.

اصل کاشت یون:

ابتدا، اتم‌های گاز ناخالص توسط الکترون‌ها در منبع یونی برای تولید یون مورد اصابت قرار می‌گیرند. یون های یونیزه شده توسط جزء مکش استخراج می شوند تا یک پرتو یونی تشکیل دهند. پس از تجزیه و تحلیل مغناطیسی، یون‌های با نسبت جرم به بار متفاوت منحرف می‌شوند (زیرا پرتو یونی تشکیل‌شده در قسمت جلویی نه تنها شامل پرتو یونی ناخالصی هدف، بلکه پرتو یونی سایر عناصر مادی است که باید فیلتر شوند. خارج می شود) و پرتو یونی عنصر ناخالصی خالص که نیازها را برآورده می کند جدا می شود و سپس با ولتاژ بالا شتاب می گیرد و انرژی افزایش می یابد و فوکوس می شود و به صورت الکترونیکی اسکن می شود و در نهایت برای رسیدن به کاشت به موقعیت هدف ضربه می زند.

ناخالصی‌های کاشته‌شده توسط یون‌ها بدون درمان از نظر الکتریکی غیرفعال هستند، بنابراین پس از کاشت یون، معمولاً در معرض بازپخت در دمای بالا قرار می‌گیرند تا یون‌های ناخالصی فعال شوند و دمای بالا می‌تواند آسیب شبکه ناشی از کاشت یون را ترمیم کند.

Semicorex کیفیت بالایی را ارائه می دهدقطعات SiCدر فرآیند کاشت و انتشار یون اگر سؤالی دارید یا نیاز به جزئیات بیشتری دارید، لطفاً در تماس با ما دریغ نکنید.

تلفن تماس 86-13567891907

ایمیل: sales@semicorex.com