Имплантатсияи ионӣ як усули илова кардани миқдори муайян ва намуди ифлосҳо ба маводи нимноқил барои тағир додани хосиятҳои электрикии онҳо мебошад. Микдор ва таксимоти ифлосхоро дакик назорат кардан мумкин аст.
Қисми 1
Чаро раванди имплантатсияи ион истифода мешавад
Дар истеҳсоли дастгоҳҳои нимноқилҳои барқ, минтақа P/N допинг анъанавӣвафли кремнийба воситаи диффузия ба даст овардан мумкин аст. Аммо, константаи диффузияи атомҳои наҷосат даркарбиди кремнийхеле паст аст, аз ин рӯ, ба даст овардани допинги интихобӣ тавассути раванди диффузия, тавре ки дар расми 1 нишон дода шудааст, ғайривоқеист. Аз тарафи дигар, шароити ҳарорати имплантатсияи ионҳо нисбат ба раванди диффузия пасттар аст ва тақсимоти допинг чандиртар ва дақиқтар аст. ташкил карда шавад.
Расми 1 Муқоисаи технологияҳои допинги диффузия ва имплантатсияи ион дар маводи карбиди кремний
Қисми 2
Чӣ тавр ба даст овардан мумкин асткарбиди кремнийимплантацияи ион
Таҷҳизоти маъмулии имплантатсияи ионҳои дорои энергияи баланд, ки дар раванди истеҳсоли карбиди кремний истифода мешаванд, асосан аз манбаи ионҳо, плазма, ҷузъҳои аспиратсионӣ, магнитҳои аналитикӣ, чӯбҳои ионҳо, қубурҳои суръатбахшӣ, камераҳои раванд ва дискҳои сканер иборатанд, ки дар расми 2 нишон дода шудаанд.
Расми 2 Диаграммаи схематикии тачхизоти имплантацияи ионхои сер энергияи карбиди кремний
(Манбаъ: "Технологияи истеҳсоли нимноқилҳо")
Имплантатсияи ионҳои SiC одатан дар ҳарорати баланд анҷом дода мешавад, ки метавонад зарари торҳои кристалиро, ки аз бомбаборони ион ба вуҷуд омадааст, кам кунад. БароиВафли 4H-SiC, истеҳсоли майдонҳои навъи N одатан тавассути имплантатсия кардани ионҳои нитроген ва фосфор ва истеҳсолинавъи Pминтақаҳо одатан тавассути имплантатсияи ионҳои алюминий ва ионҳои бор ба даст оварда мешаванд.
Ҷадвали 1. Намунаи допинги интихобӣ дар истеҳсоли дастгоҳи SiC
(Манбаъ: Кимото, Купер, Асосҳои технологияи карбиди кремний: афзоиш, хусусиятҳо, дастгоҳҳо ва барномаҳо)
Тасвири 3 Муқоисаи имплантатсияи бисёрқадамонаи ионҳои энергия ва тақсимоти консентратсияи допинг дар рӯи вафли
(Манбаъ: Г.Лулли, Муқаддима ба Имплантатсияи Ион)
Барои ноил шудан ба консентратсияи якхелаи допинг дар минтақаи имплантатсияи ионҳо, муҳандисон одатан имплантатсияи ионҳои бисёрқадамро барои танзими тақсимоти умумии консентратсияи минтақаи имплантатсия истифода мебаранд (тавре ки дар расми 3 нишон дода шудааст); дар раванди воқеии истеҳсолот, бо роҳи танзими энергияи имплантатсия ва миқдори имплантатсияи имплантатсияи ион, консентратсияи допинг ва умқи допинги минтақаи имплантатсияи ионро, тавре ки дар расми 4 нишон дода шудааст, назорат кардан мумкин аст. (а) ва (б); имплантатори ион имплантатсияи якхелаи ионҳоро дар рӯи вафли тавассути скан кардани сатҳи пластинка дар давоми кор чанд маротиба иҷро мекунад, тавре ки дар расми 4. (в) нишон дода шудааст.
$C) Траекторияи њаракати имплантатори ион њангоми имплантацияи ион
Расми 4 Дар ҷараёни имплантатсияи ион консентратсияи наҷосат ва амиқ тавассути танзими энергия ва миқдори имплантатсияи ионҳо назорат карда мешавад.
III
Раванди тозакунии фаъолсозӣ барои имплантатсияи ионҳои карбиди кремний
Консентратсия, майдони тақсимот, суръати фаъолшавӣ, нуқсонҳо дар бадан ва рӯи имплантатсияи ионҳо параметрҳои асосии раванди имплантатсияи ионҳо мебошанд. Омилҳои зиёде ҳастанд, ки ба натиҷаҳои ин параметрҳо таъсир мерасонанд, аз ҷумла вояи имплантатсия, энергия, самти кристаллии мавод, ҳарорати имплантатсия, ҳарорати гармкунӣ, вақти табобат, муҳити зист ва ғайра. Баръакси допинги имплантатсияи кремний, комилан ионизатсия кардан душвор аст ифлосиҳои карбиди кремний пас аз допинг имплантатсияи ион. Меъёри ионизатсияи аксепторҳои алюминийро дар минтақаи нейтралии 4H-SiC мисол мегирем, дар консентратсияи допинги 1×1017см-3, суръати ионизатсияи аксептор дар ҳарорати хонагӣ танҳо тақрибан 15% аст (одатан суръати ионизатсияи кремний тақрибан 100%). Барои ноил шудан ба ҳадафи суръати баланди фаъолсозӣ ва кам кардани нуқсонҳо, пас аз имплантатсияи ионҳо барои дубора кристаллизатсия кардани нуқсонҳои аморфӣ, ки ҳангоми имплантатсия тавлид мешаванд, раванди гармкунии баланд истифода мешавад, то атомҳои имплантатсияшуда ба макони ивазкунӣ ворид шаванд ва фаъол шаванд, тавре ки нишон дода шудааст. дар расми 5. Дар айни замон фаҳмиши одамон дар бораи механизми раванди гармкунӣ ҳанӯз маҳдуд аст. Назорат ва фаҳмиши амиқи раванди тозакунӣ яке аз самтҳои тадқиқоти имплантатсияи ионҳо дар оянда мебошад.
Расми 5 Диаграммаи схематикии тағирёбии сохтори атомӣ дар сатҳи минтақаи имплантатсияи ионҳои карбиди кремний пеш аз ва баъд аз пошидани имплантатсияи ионҳо, ки дар он Vsiчойхои холии кремнийро ифода мекунад, ВCҷойҳои холии карбонро ифода мекунад, Ciатомҳои пуркунандаи карбон ва Сиро ифода мекунадiатомҳои пуркунии кремнийро ифода мекунад
Табдилдиҳии фаъолгардонии ионҳо одатан коркарди оташдон, тозакунии зуд ва лазериро дар бар мегирад. Аз сабаби сублиматсияи атомҳои Si дар маводи SiC, ҳарорати гармкунӣ одатан аз 1800 ℃ зиёд нест; атмосфераи гармкунӣ одатан дар гази инертӣ ё вакуум гузаронида мешавад. Ионҳои гуногун дар SiC марказҳои гуногуни нуқсонро ба вуҷуд меоранд ва ҳарорати гуногуни гармкуниро талаб мекунанд. Аз аксари натиљањои таљрибавї хулоса баровардан мумкин аст, ки њарорати гармшавї њар ќадар баланд бошад, суръати фаъолшавї њамон ќадар зиёд мешавад (чунон ки дар расми 6 нишон дода шудааст).
Расми 6 Таъсири ҳарорати гармкунӣ ба суръати фаъолсозии электрикии имплантатсияи нитроген ё фосфор дар SiC (дар ҳарорати хонагӣ)
(Миқдори умумии имплантатсия 1×1014см-2)
(Манбаъ: Кимото, Купер, Асосҳои технологияи карбиди кремний: афзоиш, хусусиятҳо, дастгоҳҳо ва барномаҳо)
Раванди тозакунии фаъолсозии маъмулан пас аз имплантатсияи ионҳои SiC дар атмосфераи Ar дар 1600 ℃ ~ 1700 ℃ барои дубора кристаллизатсия кардани сатҳи SiC ва фаъол кардани допант гузаронида мешавад ва ба ин васила гузариши минтақаи допингро беҳтар мекунад; пеш аз табобат, як қабати плёнкаи карбонро дар рӯи вафли муҳофизат кардан мумкин аст, то паст шудани таназзули сатҳ дар натиҷаи десорбсияи Si ва муҳоҷирати атомии рӯизаминӣ, тавре ки дар расми 7 нишон дода шудааст; пас аз табобат, филми карбонро тавассути оксидшавӣ ё зангзанӣ хориҷ кардан мумкин аст.
Тасвири 7 Муқоисаи ноҳамвории рӯи вафли 4H-SiC бо муҳофизати плёнкаи карбон ва ё бидуни ҳарорати гармкунӣ дар 1800 ℃
(Манбаъ: Кимото, Купер, Асосҳои технологияи карбиди кремний: афзоиш, хусусиятҳо, дастгоҳҳо ва барномаҳо)
IV
Таъсири имплантатсияи ионҳои SiC ва раванди гармшавии фаъолсозӣ
Имплантатсияи ионҳо ва коркарди минбаъдаи фаъолкунӣ ногузир нуқсонҳоеро ба вуҷуд меоранд, ки кори дастгоҳро коҳиш медиҳанд: нуқсонҳои мураккаби нуқтаҳо, хатогиҳои stacking (тавре ки дар расми 8 нишон дода шудааст), дислокатсияҳои нав, нуқсонҳои сатҳи энергияи наонқадар ё амиқ, ҳалқаҳои дислокатсияи ҳавопаймои базавӣ ва ҳаракати дислокатсияҳои мавҷуда. Азбаски раванди бомбаборони ионҳои дорои энергияи баланд боиси фишори вафли SiC мегардад, раванди имплантатсияи ионҳои бо ҳарорати баланд ва энергияи баланд вафли вафлиро зиёд мекунад. Ин мушкилот инчунин ба самте табдил ёфтанд, ки бояд фавран дар раванди истеҳсоли имплантатсияи ионҳои SiC ва гармкунӣ оптимизатсия ва омӯхта шаванд.
Расми 8 Диаграммаи схематикии муқоисаи байни сохтори муқаррарии торҳои 4H-SiC ва хатогиҳои гуногуни stacking
(Манбаъ: Nicolὸ Piluso 4H-SiC Defects)
V.
Такмили раванди имплантатсияи ионҳои карбиди кремний
(1) Плёнкаи тунуки оксиди дар рӯи майдони имплантатсияи ионҳо нигоҳ дошта мешавад, то дараҷаи зарари имплантатсия дар натиҷаи имплантатсияи ионҳои энергияи баланд ба сатҳи қабати эпитаксиалии карбиди кремний, тавре ки дар расми 9 нишон дода шудааст, кам карда шавад. (a) .
(2) Сифати диски мақсаднокро дар таҷҳизоти имплантатсияи ион беҳтар кунед, то вафли ва диски мавриди ҳадаф зичтар ҷойгир шаванд, гузариши гармии диски мақсаднок ба вафли беҳтар аст ва таҷҳизот пушти вафлиро гарм мекунад. якхелатар, бехтар намудани сифати имплантацияи ионхои харорати баланд ва энергияи баланд дар пластинкахои карбиди кремний, чунон ки дар расми 9. (б) нишон дода шудааст.
(3) Беҳтар кардани суръати баландшавии ҳарорат ва якрангии ҳарорат ҳангоми кори таҷҳизоти гармкунии баланд.
Расми 9 Усулҳои такмил додани раванди имплантатсияи ионҳо
Вақти фиристодан: октябр-22-2024