1. Муқаддима
Имплантатсияи ион яке аз равандҳои асосии истеҳсоли микросхемаҳои интегралӣ мебошад. Он ба раванди тезонидани нури ион ба энергияи муайян (умуман дар доираи кеВ то МеВ) ва сипас ворид кардани он ба сатҳи маводи сахт барои тағир додани хосиятҳои физикии сатҳи мавод дахл дорад. Дар раванди микросхемаҳои интегралӣ маводи сахт одатан кремний аст ва ионҳои наҷосати имплантатсияшуда одатан ионҳои бор, ионҳои фосфор, ионҳои мышьяк, ионҳои индий, ионҳои германий ва ғайра мебошанд. моддию маьлумоти PN-ро ташкил медиханд. Вақте ки андозаи хусусияти микросхемаҳои интегралӣ ба давраи субмикронӣ кам карда шуд, раванди имплантатсияи ионҳо васеъ истифода мешуд.
Дар раванди истеҳсоли микросхемаҳои интегралӣ, имплантатсияи ион одатан барои қабатҳои амиқи дафншуда, чоҳҳои баръакси допинг, танзими шиддати ҳадди ниҳоӣ, имплантатсияи васеъкунии манбаъ ва дренаж, имплантатсияи манбаъ ва дренаж, допинги дарвозаи полисиликон, ташаккули PN ва резисторҳо / конденсаторҳо ва ғайра истифода мешавад. Дар раванди тайёр кардани маводи субстрати кремний дар изоляторҳо, қабати оксиди дафншуда асосан тавассути имплантатсияи ионҳои оксигени консентратсияи баланд ташкил карда мешавад ё буридани оқилона тавассути имплантатсияи баланди консентратсияи ионҳои гидроген ба даст оварда мешавад.
Имплантатсияи ионҳоро имплантатори ион анҷом медиҳад ва параметрҳои муҳимтарини раванди он миқдор ва энергия мебошанд: вояи консентратсияи ниҳоӣ ва энергия диапазони (яъне чуқурии) ионҳоро муайян мекунад. Мувофиқи талаботҳои гуногуни тарроҳии дастгоҳ, шароити имплантатсия ба вояи баланд-энергияи баланд, вояи миёна-энергия, вояи миёна-энергияи кам ё вояи баланд-энергияи кам тақсим карда мешавад. Барои ба даст овардани таъсири идеалии имплантатсия, имплантаторҳои гуногун бояд барои талаботҳои гуногуни раванд муҷаҳҳаз карда шаванд.
Пас аз имплантатсияи ион, одатан барои барқарор кардани зарари торҳое, ки дар натиҷаи имплантатсияи ион ба вуҷуд омадаанд ва фаъол кардани ионҳои наҷосат, як раванди гармкунии баландро гузаронидан лозим аст. Дар равандҳои анъанавии микросхемаҳои интегралӣ, гарчанде ки ҳарорати гармкунӣ ба допинг таъсири калон дорад, ҳарорати худи раванди имплантатсияи ионҳо муҳим нест. Дар гиреҳҳои технологӣ аз 14 нм, равандҳои муайяни имплантатсияи ионҳо бояд дар муҳитҳои ҳарорати паст ё баланд анҷом дода шаванд, то таъсири зарари торҳо ва ғайра тағир дода шаванд.
2. раванди имплантатсияи ион
2.1 Принсипҳои асосӣ
Имплантатсияи ион як раванди допингест, ки дар солҳои 1960 таҳия шудааст, ки дар аксари ҷанбаҳо аз усулҳои анъанавии диффузия бартарӣ дорад.
Фарқиятҳои асосии байни допинги имплантатсияи ион ва допинги анъанавии диффузӣ инҳоянд:
(1) Тақсимоти консентратсияи наҷосат дар минтақаи допинг гуногун аст. Консентратсияи баландтарини наҷосати имплантатсияи ион дар дохили кристалл ҷойгир аст, дар ҳоле ки консентратсияи олии наҷосати диффузия дар сатҳи кристалл ҷойгир аст.
(2) Имплантатсияи ион равандест, ки дар ҳарорати хонагӣ ё ҳатто ҳарорати паст анҷом дода мешавад ва вақти истеҳсол кӯтоҳ аст. Допинги диффузӣ табобати дарозмуддати ҳарорати баландро талаб мекунад.
(3) Имплантатсияи ион имкон медиҳад, ки унсурҳои имплантатсияшуда чандиртар ва дақиқ интихоб карда шаванд.
(4) Азбаски ифлосиҳо ба диффузияи гармӣ таъсир мерасонанд, шакли мавҷе, ки дар натиҷаи имплантатсияи ион дар кристалл ба вуҷуд омадааст, аз шакли мавҷе, ки дар натиҷаи диффузия дар кристалл ба вуҷуд омадааст, беҳтар аст.
(5) Имплантатсияи ион одатан танҳо фоторезистро ҳамчун маводи ниқоб истифода мебарад, аммо допинги диффузӣ афзоиш ё гузоштани филми ғафсии муайянро ҳамчун ниқоб талаб мекунад.
(6) Имплантатсияи ионҳо асосан диффузияро иваз кард ва имрӯз раванди асосии допинг дар истеҳсоли микросхемаҳои интегралӣ гардид.
Ҳангоме ки нури ионӣ бо энергияи муайян ҳадафи сахтро (одатан вафлиро) бомбаборон мекунад, ионҳо ва атомҳои рӯи ҳадаф ба таъсири мутақобилаҳои гуногун дучор мешаванд ва энергияро ба атомҳои мавриди ҳадаф бо роҳи муайян ба ҳаяҷон ё ионизатсия интиқол медиҳанд. онхо. Ионҳо инчунин метавонанд тавассути интиқоли импулс миқдори муайяни энергияро аз даст диҳанд ва дар ниҳоят аз ҷониби атомҳои мавриди ҳадаф пароканда шаванд ё дар маводи мавриди ҳадаф қарор гиранд. Агар ионҳои воридшуда вазнинтар бошанд, аксарияти ионҳо ба ҳадафи сахт ворид карда мешаванд. Баръакс, агар ионҳои сӯзандору сабуктар бошанд, бисёре аз ионҳои сӯзандору аз сатҳи ҳадаф парида мешаванд. Асосан, ин ионҳои энергияи баланд, ки ба ҳадаф ворид карда мешаванд, бо атомҳо ва электронҳои торӣ дар ҳадафи сахт ба дараҷаҳои гуногун бархӯрд мекунанд. Дар байни онҳо бархӯрди байни ионҳо ва атомҳои ҳадафи сахтро метавон ҳамчун бархӯрди чандирӣ ҳисоб кард, зеро онҳо аз рӯи масса наздиканд.
2.2 Параметрҳои асосии имплантатсияи ионҳо
Имплантатсияи ион як раванди чандир аст, ки бояд ба тарҳрезии чипҳо ва талаботҳои истеҳсолӣ ҷавобгӯ бошад. Параметрҳои муҳими имплантатсияи ионҳо инҳоянд: воя, диапазон.
Микдори (D) ба миқдори ионҳои сӯзандору ба як майдони воҳиди сатҳи пласти кремний дар атомҳо дар як сантиметри мураббаъ (ё ионҳо дар як сантиметри мураббаъ) ишора мекунад. D-ро бо формулаи зерин ҳисоб кардан мумкин аст:
Дар ин ҷо D - вояи имплантатсия (шумораи ионҳо / майдони воҳид); t вақти имплантатсия; I - ҷараёни шуоъ; q зарядест, ки ион мебарад (як заряд 1,6×1019С[1]); ва S майдони имплантатсия мебошад.
Яке аз сабабҳои асосии он, ки имплантатсияи ионҳо ба технологияи муҳим дар истеҳсоли вафли кремний табдил ёфтааст, он аст, ки он метавонад такроран як миқдори ифлосҳоро ба вафли кремний ҷойгир кунад. Имплантатор ба ин максад бо ёрии заряди мусбати ионхо ноил мегардад. Ҳангоме ки ионҳои наҷосати мусбӣ шуои иониро ташкил медиҳанд, суръати ҷараёни онро ҷараёни шуои ионӣ меноманд, ки бо мА чен карда мешавад. Диапазони ҷараёнҳои миёна ва паст аз 0,1 то 10 мА ва диапазони ҷараёнҳои баланд аз 10 то 25 мА мебошад.
Миқдори ҷараёни шуои ион як тағирёбандаи калидӣ дар муайян кардани вояи аст. Агар ҷараён зиёд шавад, шумораи атомҳои наҷосат дар як воҳиди вақт имплантатсияшуда низ меафзояд. Ҷараёни баланд барои баланд бардоштани ҳосили вафли кремний мусоидат мекунад (дар як воҳиди истеҳсоли ионҳо бештар ворид карда мешавад), аммо он инчунин мушкилоти якрангро ба вуҷуд меорад.
3. таҷҳизоти имплантатсияи ион
3.1 Сохтори асосӣ
Таҷҳизоти имплантатсияи ион 7 модули асосиро дар бар мегирад:
① манбаи ион ва абсорбер;
② анализатори масса (яъне магнити аналитикӣ);
③ найчаи суръатбахш;
④ сканкунии диск;
⑤ системаи безараргардонии электростатикӣ;
⑥ камераи раванд;
⑦ системаи назорати вояи.
AМодулҳои ll дар муҳити вакуумӣ, ки аз ҷониби системаи вакуумӣ муқаррар шудааст, ҷойгиранд. Диаграммаи асосии сохтории имплантатори ион дар расми зер нишон дода шудааст.
(1)Манбаи ион:
Одатан дар як камераи вакуумӣ ҳамчун электроди соркунанда. Наҷотҳое, ки мунтазири сӯзандоруҳо мебошанд, бояд дар ҳолати ионӣ мавҷуд бошанд, то аз ҷониби майдони барқ назорат ва суръат бахшанд. Бештар истифодашавандаи В+, Р+, Ас+ ва ғ. тавассути атомҳо ё молекулаҳои ионизатсияшуда ба даст оварда мешаванд.
Манбаъҳои наҷосати истифодашуда BF3, PH3 ва AsH3 ва ғайра мебошанд ва сохторҳои онҳо дар расми зер нишон дода шудаанд. Электронҳое, ки аз филамент бароварда мешаванд, бо атомҳои газ бархӯрда, ионҳо ҳосил мекунанд. Электронҳо одатан аз ҷониби манбаи филами вольфрами гарм тавлид мешаванд. Масалан, манбаи ионҳои Бернерс, филами катод дар камераи камон бо вуруди газ насб карда шудааст. Девори дарунии камераи камон анод мебошад.
Хангоми ба кор андохтани манбаи газ аз байни нах чараёни калон мегузарад ва дар байни электродхои мусбат ва манфй шиддати 100 В ба амал меояд, ки дар атрофи ришта электронхои энергияи баланд хосил мешавад. Ионҳои мусбат пас аз бархӯрди электронҳои энергияи баланд бо молекулаҳои гази манбаъ тавлид мешаванд.
Магнити беруна майдони магнитиро дар баробари филамент истифода мебарад, то ионизатсияро зиёд кунад ва плазмаро мӯътадил созад. Дар камераи камон, дар канори дигар нисбат ба филамент, рефлектори манфии заряднок мавҷуд аст, ки электронҳоро бозпас инъикос мекунад, то тавлид ва самаранокии электронҳоро беҳтар кунад.
(2)Абсорбсия:
Он барои ҷамъоварии ионҳои мусбӣ дар камераи камони манбаи ионҳо истифода мешавад ва онҳоро ба чӯби ион табдил медиҳад. Азбаски камераи камон анод аст ва катод ба электроди соркунанда фишори манфӣ дорад, майдони электрикии тавлидшуда ионҳои мусбатро идора мекунад ва боиси он мешавад, ки онҳо ба сӯйи электроди соркунанда ҳаракат кунанд ва аз сӯрохи ионҳо берун шаванд, тавре ки дар расми зер нишон дода шудааст. . Чӣ қадаре ки шиддатнокии майдони электрикӣ зиёд бошад, ионҳо пас аз шитоб ҳамон қадар энергияи кинетикӣ мегиранд. Дар электроди соркунанда инчунин шиддати фишурдакунанда мавҷуд аст, то дахолати электронҳоро дар плазма пешгирӣ кунад. Дар айни замон, электроди рафъкунанда метавонад ионҳоро ба як нури ионҳо ташкил кунад ва онҳоро ба ҷараёни нури ионҳои параллелӣ равона кунад, то аз имплантер гузарад.
(3)Масса анализатор:
Шояд намудҳои зиёди ионҳо аз манбаи ионҳо тавлид шаванд. Дар зери шитоби шиддати анод ионхо бо суръати баланд харакат мекунанд. Ионҳои гуногун воҳидҳои массаи атомии гуногун ва таносуби гуногуни масса ба заряд доранд.
(4)Қубури суръатбахш:
Барои ба даст овардани суръати баланд, энергияи баландтар лозим аст. Барои шитоб ба гайр аз майдони электрикие, ки анод ва масса анализатор медихад, майдони электрикие, ки дар найчаи суръатбахш мавчуд аст, низ лозим аст. Туби суръатбахш аз як қатор электродҳо иборат аст, ки бо диэлектрик ҷудо карда шудаанд ва шиддати манфии электродҳо тавассути пайвасти пайдарпай пай дар пай меафзояд. Чӣ қадаре ки шиддати умумӣ баланд бошад, суръати ионҳо ҳамон қадар зиёд мешавад, яъне энергияи интиқолшаванда ҳамон қадар зиёд мешавад. Энергияи баланд метавонад имкон диҳад, ки ионҳои наҷосат ба чуқури вафли кремний ворид карда, як пайванди амиқ ташкил карда шаванд, дар ҳоле ки энергияи кам метавонад барои сохтани як пайванди наонқадар истифода шавад.
(5)Сканкунии диск
Нури ионҳои мутамарказ одатан диаметри хеле хурд аст. Диаметри нуқтаи чӯби имплантери ҷараёнҳои миёна тақрибан 1 см ва импланатори ҷараёнҳои чӯбии калон тақрибан 3 см аст. Тамоми пласти кремний бояд бо сканер фаро гирифта шавад. Такрорпазирии имплантатсияи вояи тавассути сканер муайян карда мешавад. Одатан, чаҳор намуди системаҳои сканкунии имплантер вуҷуд доранд:
① сканеркунии электростатикӣ;
② сканеркунии механикӣ;
③ сканеркунии гибридӣ;
④ сканкунии мувозӣ.
(6)Системаи безараргардонии барқи статикӣ:
Дар ҷараёни имплантатсия, нури ион ба вафли кремний меафтад ва боиси ҷамъ шудани заряд дар сатҳи ниқоб мегардад. Ҷамъшавии заряд дар натиҷа тавозуни зарядро дар шуои ионҳо тағйир дода, нуқтаи чӯбро калонтар ва тақсимоти вояи нобаробар мегардонад. Он ҳатто метавонад қабати оксиди рӯизаминиро рахна кунад ва боиси нокомии дастгоҳ гардад. Ҳоло, вафли кремний ва чӯби ион одатан дар муҳити устувори плазмаи зичии баланд ҷойгир карда мешаванд, ки системаи души электронии плазма номида мешавад, ки метавонад пуркунии пласти кремнийро назорат кунад. Ин усул электронҳоро аз плазма (одатан аргон ё ксенон) дар камераи камон, ки дар роҳи нури ионҳо ва дар наздикии пласти кремний ҷойгир аст, ҷудо мекунад. Плазма филтр карда мешавад ва танҳо электронҳои дуюмдараҷа метавонанд ба сатҳи пласти кремний барои безарар кардани заряди мусбат бирасанд.
(7)Хокаи раванд:
Додани нурҳои ионӣ ба вафли кремний дар камераи коркард ба амал меояд. Камераи коркард қисми муҳими имплантер, аз ҷумла системаи сканер, истгоҳи терминал бо қулфи вакуумӣ барои бор кардан ва борфарории пластинҳои кремний, системаи интиқоли пластинҳои кремний ва системаи идоракунии компютер мебошад. Илова бар ин, баъзе дастгоҳҳо барои мониторинги вояи ва назорати таъсири канал вуҷуд доранд. Агар сканери механикӣ истифода шавад, истгоҳи терминал нисбатан калон хоҳад буд. Вакууми камераи раванд ба фишори поин, ки барои раванд тавассути насоси механикии бисёрсатҳа, насоси турбомолекулярӣ ва насоси конденсатсионӣ лозим аст, интиқол дода мешавад, ки одатан тақрибан 1 × 10-6 Торр ё камтар аст.
(8)Системаи назорати миқдор:
Мониторинги вояи воқеии вақт дар имплантери ион тавассути чен кардани нури ион, ки ба пласти кремний мерасад, анҷом дода мешавад. Ҷараёни шуои ионҳо бо истифода аз сенсоре, ки косаи Фарадей ном дорад, чен карда мешавад. Дар системаи оддии Фарадей сенсори ҷорӣ дар роҳи шуои ион мавҷуд аст, ки ҷараёни ҷараёнро чен мекунад. Аммо, ин мушкилотро ба вуҷуд меорад, зеро нури ион бо сенсор реаксия мекунад ва электронҳои дуюмдараҷаро тавлид мекунад, ки ба хондани ҷории хато оварда мерасонад. Системаи Фарадей метавонад электронҳои дуюмдараҷаро бо истифода аз майдонҳои электрикӣ ё магнитӣ пахш кунад, то хониши воқеии чӯбро ба даст орад. Ҷараёне, ки тавассути системаи Фарадей чен карда мешавад, ба контроллерҳои электронии доза ворид карда мешавад, ки он ҳамчун аккумулятори ҷараён амал мекунад (ки ҷараёни ченаки чӯбро пайваста ҷамъ мекунад). Контроллер барои алоқаманд кардани ҷараёни умумӣ ба вақти мувофиқи имплантатсия ва ҳисоб кардани вақти зарурӣ барои вояи муайян истифода мешавад.
3.2 Таъмири зарар
Имплантатсияи ион атомҳоро аз сохтори торча берун мекунад ва ба торчаи вафли кремний зарар мерасонад. Агар вояи имплантатсияшуда калон бошад, қабати имплантатсияшуда аморфӣ мешавад. Илова бар ин, ионҳои имплантатсияшуда асосан нуқтаҳои торҳои кремнийро ишғол намекунанд, балки дар мавқеъҳои холигии торӣ мемонанд. Ин ифлосиҳои байнисоҳавӣ танҳо пас аз раванди гармкунии ҳарорати баланд фаъол карда мешаванд.
Табобат метавонад вафли кремнийи имплантатсияшударо гарм кунад, то камбудиҳои торро ислоҳ кунад; он инчунин метавонад атомҳои наҷосатро ба нуқтаҳои торӣ интиқол диҳад ва онҳоро фаъол созад. Ҳарорате, ки барои ислоҳи нуқсонҳои торҳо лозим аст, тақрибан 500 ° C ва ҳарорате, ки барои фаъол кардани атомҳои наҷосат лозим аст, тақрибан 950 ° C аст. Фаъолшавии ифлосиҳо ба вақт ва ҳарорат алоқаманд аст: ҳар қадар вақт дарозтар ва ҳарорат баландтар бошад, ифлосиҳо ҳамон қадар пурратар фаъол мешаванд. Ду усули асосӣ барои тоза кардани вафли кремний вуҷуд дорад:
① кӯраи гармии баланд;
② гармшавии босуръати гармӣ (RTA).
Табдилдиҳии кӯраи ҳарорати баланд: Таҷҳизкунии кӯраи ҳарорати баланд як усули анъанавии гармкунӣ мебошад, ки кӯраи ҳарорати баландро барои гарм кардани вафли кремний то 800-1000 ℃ ва 30 дақиқа нигоҳ медорад. Дар ин ҳарорат, атомҳои кремний ба мавқеи тор бармегарданд ва атомҳои ифлос низ метавонанд атомҳои кремнийро иваз карда, ба торча ворид шаванд. Аммо, коркарди гармӣ дар чунин ҳарорат ва вақт ба паҳншавии ифлосҳо оварда мерасонад, ки ин чизест, ки саноати муосири истеҳсолии IC дидан намехоҳад.
Табобати гармидиҳии зуд: Таъмидкунии босуръати гармидиҳӣ (RTA) пластинҳои кремнийро бо баландшавии хеле тези ҳарорат ва давомнокии кӯтоҳ дар ҳарорати мақсаднок (одатан 1000 ° C) коркард мекунад. Таҷҳизонидани вафли кремнийи имплантатсияшуда одатан дар протсессори гармидиҳии зуд бо Ar ё N2 анҷом дода мешавад. Раванди баландшавии босуръати ҳарорат ва давомнокии кӯтоҳ метавонад таъмири нуқсонҳои торӣ, фаъолсозии ифлосиҳо ва ҷилавгирӣ аз паҳншавии наҷосатро беҳтар созад. RTA инчунин метавонад диффузияи мукаммали муваққатиро коҳиш диҳад ва роҳи беҳтарини назорати умқи пайвастшавӣ дар имплантатсияҳои наонқадар аст.
————————————————————————————————————————————————————————————————— ————————————
Semicera метавонад таъмин намоядқисмҳои графитӣ, ҳисси нарм/сахт, қисмҳои карбиди кремний, Қисмҳои карбиди кремний CVD, ваҚисмҳои пӯшонидашудаи SiC/TaCбо дар давоми 30 руз.
Агар шумо ба маҳсулоти нимноқилҳои дар боло зикршуда таваҷҷӯҳ дошта бошед,лутфан шарм надоред, ки бори аввал бо мо тамос гиред.
Тел: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Вақти фиристодан: 31-уми август-2024