Ionenimplantatie en diffusieproces

Ionenimplantatie is een methode voor het doteren van halfgeleiders en een van de belangrijkste processen bij de productie van halfgeleiders.

Waarom doping?

Zuiver silicium/intrinsiek silicium bevat geen vrije dragers (elektronen of gaten) en heeft een slechte geleidbaarheid. In de halfgeleidertechnologie bestaat doping uit het opzettelijk toevoegen van een zeer kleine hoeveelheid onzuiverheidsatomen aan intrinsiek silicium om de elektrische eigenschappen van silicium te veranderen, waardoor het beter geleidend wordt en dus kan worden gebruikt om verschillende halfgeleiderapparaten te vervaardigen. Doping kan n-type doping of p-type doping zijn. n-type dotering: bereikt door vijfwaardige elementen (zoals fosfor, arseen, enz.) in silicium te doteren; p-type dotering: bereikt door driewaardige elementen (zoals boor, aluminium, enz.) in silicium te doteren. Dopingmethoden omvatten gewoonlijk thermische diffusie en ionenimplantatie.

Thermische diffusiemethode

Thermische diffusie is het migreren van onzuiverheidselementen naar silicium door verwarming. De migratie van deze stof wordt veroorzaakt door onzuiver gas met een hoge concentratie naar een siliciumsubstraat met een lage concentratie, en de migratiemodus wordt bepaald door concentratieverschil, temperatuur en diffusiecoëfficiënt. Het dopingprincipe is dat atomen in de siliciumwafel en atomen in de dopingbron bij hoge temperatuur voldoende energie krijgen om te bewegen. De atomen van de doteringsbron worden eerst geadsorbeerd op het oppervlak van de siliciumwafel, en vervolgens lossen deze atomen op in de oppervlaktelaag van de siliciumwafel. Bij hoge temperaturen diffunderen doteringsatomen naar binnen door de roosterspleten van de siliciumwafel of vervangen ze de posities van siliciumatomen. Uiteindelijk bereiken de doteringsatomen een bepaald verdelingsevenwicht in de wafer. De thermische diffusiemethode heeft lage kosten en volwassen processen. Het heeft echter ook enkele beperkingen, zoals de controle van de dopingdiepte en -concentratie is niet zo nauwkeurig als ionenimplantatie, en het hoge temperatuurproces kan roosterschade veroorzaken, enz.

Ionenimplantatie:

Het verwijst naar het ioniseren van de doteringselementen en het vormen van een ionenbundel, die door hoge spanning wordt versneld tot een bepaalde energie (keV ~ MeV-niveau) om in botsing te komen met het siliciumsubstraat. De doteringionen worden fysiek in het silicium geïmplanteerd om de fysieke eigenschappen van het gedoteerde gebied van het materiaal te veranderen.

Voordelen van ionenimplantatie:

Het is een proces bij lage temperaturen, de implantatiehoeveelheid/doteringshoeveelheid kan worden gecontroleerd en het onzuiverheidsgehalte kan nauwkeurig worden gecontroleerd; de implantatiediepte van onzuiverheden kan nauwkeurig worden gecontroleerd; de onzuiverheidsuniformiteit is goed; naast het harde masker kan fotoresist ook als masker worden gebruikt; het wordt niet beperkt door compatibiliteit (het oplossen van onzuiverheidsatomen in siliciumkristallen als gevolg van thermische diffusiedotering wordt beperkt door de maximale concentratie, en er is een evenwichtige oploslimiet, terwijl ionenimplantatie een fysisch proces zonder evenwicht is. Onzuiverheidsatomen worden geïnjecteerd in siliciumkristallen met hoge energie, die de natuurlijke oplossingslimiet van onzuiverheden in siliciumkristallen kunnen overschrijden. De ene is om dingen stil te bevochtigen, en de andere is om de boog te forceren.)

Principe van ionenimplantatie:

Ten eerste worden onzuiverheidsgasatomen geraakt door elektronen in de ionenbron om ionen te genereren. De geïoniseerde ionen worden door de zuigcomponent geëxtraheerd en vormen een ionenbundel. Na magnetische analyse worden de ionen met verschillende massa-ladingsverhoudingen afgebogen (omdat de aan de voorkant gevormde ionenbundel niet alleen de ionenbundel van de doelonzuiverheid bevat, maar ook de ionenbundel van andere materiële elementen, die moeten worden gefilterd eruit), en de zuivere ionenbundel van het onzuiverheidselement die aan de vereisten voldoet, wordt gescheiden, en vervolgens wordt deze versneld door hoge spanning, wordt de energie verhoogd, en wordt deze gefocusseerd en elektronisch gescand, en uiteindelijk op de doelpositie geraakt om implantatie te bereiken.

De door ionen geïmplanteerde onzuiverheden zijn zonder behandeling elektrisch inactief, dus na ionenimplantatie worden ze over het algemeen onderworpen aan uitgloeien bij hoge temperatuur om de onzuiverheidionen te activeren, en hoge temperaturen kunnen de roosterschade herstellen die door ionenimplantatie wordt veroorzaakt.

Semicorex biedt hoogwaardige kwaliteitSiC-onderdelenin ionenimplantatie en diffusieproces. Als u vragen heeft of aanvullende informatie nodig heeft, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen.

Neem contact op met telefoonnummer +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com