1. Giriş
Ion implantasiýasy toplumlaýyn zynjyr önümçiliginde esasy proseslerden biridir. Ion şöhlesini belli bir energiýa (köplenç keV aralygynda) we soňra materialyň üstündäki fiziki aýratynlyklaryny üýtgetmek üçin gaty materialyň üstüne sanjym etmek prosesine degişlidir. Integrirlenen zynjyr prosesinde gaty material adatça kremniý bolup, oturdylan haramlyk ionlary adatça bor ionlary, fosfor ionlary, arsen ionlary, indiý ionlary, germaniý ionlary we ş.m. oturdylan ionlar gaty ýeriň geçirijiligini üýtgedip biler. material ýa-da PN birleşmesini emele getirýär. Integrirlenen zynjyrlaryň aýratynlyk ululygy kiçi mikron döwrüne çenli azalanda, ion implantasiýa prosesi giňden ulanyldy.
Integrirlenen zynjyr önümçiliginde, ion implantasiýasy köplenç çuňňur gömülen gatlaklar, ters doply guýular, bosagadaky naprýa .eniýäni sazlamak, çeşme we drena implant implantasiýasy, çeşme we drena implantasiýa, polisilikon derwezesi doping, PN birikmelerini we rezistorlar / kondensatorlary we ş.m. ulanylýar. Izolýatorlarda kremniniň substrat materiallaryny taýýarlamak işinde gömülen oksid gatlagy esasan ýokary konsentrasiýaly kislorod ion implantasiýasy arkaly emele gelýär ýa-da ýokary konsentrasiýaly wodorod ion implantasiýasy arkaly akylly kesmek bolýar.
Ion implantasiýasy ion implantatory tarapyndan amala aşyrylýar we iň möhüm proses parametrleri doza we energiýa: doza soňky konsentrasiýany, energiýa bolsa ionlaryň diapazonyny (ýagny çuňlugyny) kesgitleýär. Enjam dizaýnynyň dürli talaplaryna laýyklykda, implantasiýa şertleri ýokary dozaly ýokary energiýa, orta dozaly orta energiýa, orta dozaly pes energiýa ýa-da ýokary dozaly pes energiýa bölünýär. Iň amatly implantasiýa effektini almak üçin dürli implantantlar dürli amal talaplary üçin enjamlaşdyrylmalydyr.
Ion implantasiýasyndan soň, adatça ion implantasiýasy sebäpli dörän panjara zeperini bejermek we haramlyk ionlaryny işjeňleşdirmek üçin ýokary temperaturaly garyş prosesi geçmeli. Adaty integral zynjyr proseslerinde, anneal temperaturanyň dopingde uly täsiri bar bolsa-da, ion implantasiýa prosesiniň temperaturasy möhüm däl. 14nm-den pes tehnologiýa düwünlerinde, panjara zeper ýetmeginiň täsirini üýtgetmek üçin pes ýa-da ýokary temperatura şertlerinde belli bir ion implantasiýa amallary edilmeli.
2. Ion implantasiýa prosesi
2.1 Esasy ýörelgeler
Ion implantasiýasy, 1960-njy ýyllarda döredilen doping prosesi bolup, köp babatda adaty diffuziýa usullaryndan has ýokarydyr.
Ion implantasiýa doping bilen adaty diffuziýa doping arasyndaky esasy tapawutlar aşakdakylar:
(1) Dopirlenen sebitde haramlygyň konsentrasiýasynyň paýlanyşy başga. Ion implantasiýasynyň iň ýokary hapa konsentrasiýasy kristalyň içinde, diffuziýanyň iň ýokary hapa konsentrasiýasy kristalyň üstünde ýerleşýär.
(2) Ion implantasiýasy, otag temperaturasynda ýa-da hatda pes temperaturada amala aşyrylýan we önümçilik wagty gysga. Diffuziýa doping has ýokary temperatura bejergisini talap edýär.
(3) Ion implantasiýasy, oturdylan elementleri has çeýe we takyk saýlamaga mümkinçilik berýär.
(4) Hapalyklara termiki diffuziýa täsir edýändigi sebäpli, kristalda ion implantasiýasy netijesinde emele gelen tolkun formasy, kristalda diffuziýa netijesinde emele gelen tolkun formasyndan has gowudyr.
(5) Ion implantasiýasy adatça diňe fotorezisti maska materialy hökmünde ulanýar, ýöne diffuziýa doping belli bir galyňlykdaky filmiň maska hökmünde ösmegini ýa-da ýerleşdirilmegini talap edýär.
(6) Ion implantasiýasy esasan diffuziýanyň ornuny tutdy we häzirki wagtda integral zynjyrlary öndürmekde esasy doping prosesine öwrüldi.
Haçan-da bir hadysanyň ion şöhlesi berk nyşana (adatça wafli) bombalanda, ionlar we nyşanyň üstündäki atomlar dürli täsirleşerler we tolgundyrmak ýa-da ionlaşdyrmak üçin belli bir usul bilen maksat atomlaryna energiýa geçirer. olar. Ionlar, şeýle hem tizligi geçirmek arkaly belli bir mukdarda energiýa ýitirip bilerler we ahyrynda maksat atomlary tarapyndan dargap bilerler ýa-da maksatly materialda saklanarlar. Sanjym edilen ionlar has agyr bolsa, ionlaryň köpüsi gaty nyşana sanjym ediler. Munuň tersine, sanjym edilen ionlar has ýeňil bolsa, sanjym edilen ionlaryň köpüsi nyşanyň üstünden gaçar. Esasan, nyşana sanjylýan bu ýokary energiýa ionlary dürli derejedäki berk nyşanda panjara atomlary we elektronlar bilen çaknyşar. Şolaryň arasynda ionlar bilen gaty maksatly atomlaryň arasyndaky çaknyşyga, elastik çaknyşyk hökmünde garamak bolar, sebäbi massa ýakyn.
2.2 Ion implantasiýasynyň esasy parametrleri
Ion implantasiýasy, çip dizaýnyna we önümçilik talaplaryna laýyk gelýän çeýe prosesdir. Ion implantasiýasynyň möhüm parametrleri: doza, aralyk.
Doza (D) kremniniň wafli ýüzüniň bir meýdanyna, inedördül santimetrdäki atomlara (ýa-da inedördül santimetrdäki ionlara) sanalýan ionlaryň sanyny aňladýar. D aşakdaky formula bilen hasaplanyp bilner:
D nirede implantasiýa dozasy (ionlaryň sany / birlik meýdany); t implantasiýa wagty; Men şöhle akymy; q ion tarapyndan göterilýän zarýaddyr (bir zarýad 1,6 × 1019C [1]); we S implantasiýa meýdanydyr.
Ion implantasiýasynyň kremniý wafli önümçiliginde möhüm tehnologiýa öwrülmeginiň esasy sebäplerinden biri, şol bir mukdarda hapalaryň kremniý waflerine birnäçe gezek goýulmagydyr. Implantant, ionlaryň polo positiveitel zarýadynyň kömegi bilen bu maksada ýetýär. Oňyn haramlyk ionlary ion şöhlesini emele getirende, onuň akym tizligine mA bilen ölçelýän ion şöhlesiniň tok diýilýär. Orta we pes toklaryň diapazony 0,1-10 mA, ýokary toklaryň diapazony bolsa 10-25 mA.
Ion şöhlesiniň tokynyň ululygy dozany kesgitlemekde esasy üýtgeýjidir. Tok köpelse, birlik wagtyna goýlan hapa atomlaryň sany hem köpelýär. Currentokary tok kremniniň wafli hasyllylygyny ýokarlandyrmaga amatlydyr (önümçiligiň dowamynda has köp ion sanjym edýär), ýöne birmeňzeşlik meselesini hem döredýär.
3. ion implantasiýa enjamlary
3.1 Esasy gurluş
Ion implantasiýa enjamlary 7 esasy moduly öz içine alýar:
Ion çeşmesi we sorujy;
② köpçülikleýin analizator (ýagny analitiki magnit);
③ tizlendiriji turba;
Ning skaner diski;
⑤ elektrostatik zyýansyzlandyryş ulgamy;
⑥ amal otagy;
⑦ doza gözegçilik ulgamy.
Al modullar wakuum ulgamy tarapyndan döredilen vakuum gurşawynda. Ion implantatorynyň esasy gurluş diagrammasy aşakdaky suratda görkezilýär.
(1)Ion çeşmesi:
Adatça sorujy elektrod bilen bir wakuum kamerasynda. Sanjym edilmegine garaşýan hapalar, elektrik meýdany tarapyndan dolandyrylmagy we tizlenmegi üçin ion ýagdaýynda bolmalydyr. Iň köp ulanylýan B +, P +, As + we ş.m. ionlaşdyryjy atomlar ýa-da molekulalar arkaly alynýar.
Ulanylýan haramlyk çeşmeleri BF3, PH3 we AsH3 we ş.m. bolup, gurluşlary aşakdaky suratda görkezilýär. Filament tarapyndan çykarylan elektronlar ion öndürmek üçin gaz atomlary bilen çaknyşýar. Elektronlar, adatça gyzgyn wolfram filament çeşmesi bilen emele gelýär. Mysal üçin, Berners ion çeşmesi, katod filamenti gaz girelgesi bolan ark kamerasyna oturdyldy. Ark kamerasynyň içki diwary anoddyr.
Gaz çeşmesi girizilende, süzgüçden uly tok geçýär we polo positiveitel we otrisatel elektrodlaryň arasynda 100 V naprýa .eniýe ulanylýar, bu filamentiň töwereginde ýokary energiýaly elektronlary döreder. Pozitiw ionlar ýokary energiýaly elektronlar çeşme gaz molekulalary bilen çaknyşandan soň emele gelýär.
Daşarky magnit, ionlaşmagy ýokarlandyrmak we plazmany durnuklaşdyrmak üçin filamente parallel magnit meýdany ulanýar. Ark kamerasynda, filament bilen deňeşdirilende beýleki tarapynda, elektronlaryň emele gelmegini we netijeliligini ýokarlandyrmak üçin elektronlary yzyna görkezýän negatiw zarýadly reflektor bar.
(2)Absorbsiýa:
Ion çeşmesiniň ark kamerasynda emele gelen polo positiveitel ionlary ýygnamak we ion şöhlesine öwürmek üçin ulanylýar. Ark kamerasy anod bolany üçin we katod sorujy elektroda negatiw basyş edýändigi sebäpli, döredilen elektrik meýdany polo positiveitel ionlary dolandyrýar, olaryň sorujy elektroda tarap hereket etmegine we aşakdaky suratda görkezilişi ýaly ion böleklerinden çekilmegine sebäp bolýar. . Elektrik meýdanynyň güýji näçe köp bolsa, ionlar tizlenenden soň gazanýarlar. Plazmadaky elektronlaryň päsgel bermeginiň öňüni almak üçin sorujy elektrodda basyş naprýa .eniýesi hem bar. Şol bir wagtyň özünde, basyş elektrody ion şöhlesine ionlary emele getirip biler we implantordan geçer ýaly paralel ion şöhle akymyna gönükdirip biler.
(3)Köpçülikleýin analizator:
Ion çeşmesinden emele gelýän ionlaryň köp görnüşi bolup biler. Anod naprýa .eniýesiniň tizlenmesinde ionlar ýokary tizlikde hereket edýärler. Dürli ionlaryň dürli atom massa birlikleri we dürli massa zarýad gatnaşygy bar.
(4)Tizlendiriji turba:
Has ýokary tizlik almak üçin has ýokary energiýa zerur. Anod we köpçülikleýin analizator tarapyndan üpjün edilen elektrik meýdanyndan başga-da tizlenme turbasynda berlen elektrik meýdany hem zerurdyr. Tizlendiriji turba dielektrik bilen izolirlenen birnäçe elektroddan durýar we elektrodlardaky otrisatel naprýa .eniýe yzygiderli baglanyşyk arkaly yzygiderli ýokarlanýar. Jemi naprýa .eniýe näçe ýokary bolsa, ionlaryň alýan tizligi şonça köp, ýagny göterilýän energiýa şonça köp. Energyokary energiýa haramlyk ionlarynyň kremniniň wafline çuňňur çatryk emele getirmegine mümkinçilik döredip biler, pes energiýa bolsa çuň birleşmek üçin ulanylyp bilner.
(5)Diski skanirlemek
Fokusirlenen ion şöhlesi, adatça, diametri gaty az. Orta şöhle tok implantatorynyň şöhle nokady diametri takmynan 1 sm, uly şöhle tok implantatorynyň diametri takmynan 3 sm. Silikon wafli tutuşlygyna skaner arkaly örtülmelidir. Doza implantasiýasynyň gaýtalanmagy skaner arkaly kesgitlenýär. Adatça, implant skaner ulgamynyň dört görnüşi bar:
① elektrostatik skaner;
② mehaniki gözlemek;
③ gibrid skaner;
④ parallel skaner.
(6)Statiki elektrik zyýansyzlandyryş ulgamy:
Implantasiýa prosesinde ion şöhlesi kremniý wafli bilen urulýar we maskanyň üstünde zarýadyň ýygnanmagyna sebäp bolýar. Alnan zarýadyň toplanmagy, ion şöhlesindäki zarýad balansyny üýtgedýär, şöhläniň nokadyny ulaldýar we dozanyň paýlanyşyny deň däl edýär. Hatda ýerüsti oksid gatlagyny döwüp, enjamyň näsazlygyna sebäp bolup biler. Indi, kremniý wafli we ion şöhlesi, adatça, kremniniň wafliniň zarýadyna gözegçilik edip bilýän plazma elektron duş ulgamy diýilýän durnukly ýokary dykyzlykly plazma gurşawyna ýerleşdirilýär. Bu usul, ion şöhle ýolunda we kremniý wafli golaýynda ýerleşýän ýaý kamerasynda plazmadan (köplenç argon ýa-da ksenon) elektronlary çykarýar. Plazma süzülýär we polo positiveitel zarýady zyýansyzlandyrmak üçin diňe ikinji derejeli elektronlar kremniniň wafliniň ýüzüne baryp biler.
(7)Prosess boşlugy:
Ion şöhleleriniň kremniý waflere sanjylmagy proses kamerasynda bolýar. Amal kamerasy, skaner ulgamyny, kremniý wafli ýüklemek we düşürmek üçin wakuum gulpy bolan terminal stansiýasy, kremniy wafli geçiriş ulgamy we kompýuter dolandyryş ulgamy ýaly implantatoryň möhüm bölegi. Mundan başga-da, dozalara gözegçilik etmek we kanal täsirlerine gözegçilik etmek üçin käbir enjamlar bar. Mehaniki skaner ulanylsa, terminal stansiýasy has uly bolar. Amal kamerasynyň vakuumy, köp basgançakly mehaniki nasos, turbomolekulýar nasos we adatça 1 × 10-6Torr ýa-da ondanam az kondensasiýa nasosy bilen talap edilýän aşaky basyşa geçirilýär.
(8)Doza gözegçilik ulgamy:
Ion implantatorynda hakyky wagtda doza gözegçilik, kremniý wafli ýetýän ion şöhlesini ölçemek arkaly amala aşyrylýar. Ion şöhlesiniň akymy Faradaý käsesi diýilýän datçigiň kömegi bilen ölçelýär. Simpleönekeý “Faraday” ulgamynda tok ölçeýän ion şöhle ýolunda tok datçigi bar. Şeýle-de bolsa, bu mesele ýüze çykýar, sebäbi ion şöhlesi datçik bilen reaksiýa berýär we ýalňyş tok okalmagyna sebäp boljak ikinji derejeli elektron öndürýär. “Faradaý” ulgamy hakyky şöhle okamak üçin elektrik ýa-da magnit meýdanlaryny ulanyp ikinji derejeli elektronlary basyp biler. “Faraday” ulgamy bilen ölçelýän tok, häzirki akkumulýator hökmünde (ölçenen şöhle toguny yzygiderli ýygnaýan) elektron doza gözegçilik ediji bilen iýmitlenýär. Dolandyryjy, umumy toky degişli implantasiýa wagty bilen baglanyşdyrmak we belli bir doza üçin zerur wagty hasaplamak üçin ulanylýar.
3.2 Zyýanlary bejermek
Ion implantasiýasy atomlary panjara gurluşyndan çykarar we kremniý wafli panjara zeper ýetirer. Implantasiýa edilen doz uly bolsa, oturdylan gatlak amorf bolar. Mundan başga-da, oturdylan ionlar esasan kremniniň panjara nokatlaryny eýelemeýär, ýöne panjara boşlugynda galýar. Bu interstisial hapalar diňe ýokary temperaturaly garyşykdan soň işjeňleşdirilip bilner.
Dişlemek, oturdylan kremniý wafli panjaranyň kemçiliklerini bejermek üçin gyzdyryp biler; hapa atomlary panjara nokatlaryna geçirip, işjeňleşdirip biler. Paneliň kemçiliklerini bejermek üçin zerur temperatura takmynan 500 ° C, haram atomlary işjeňleşdirmek üçin zerur bolan temperatura takmynan 950 ° C. Hapalaryň işjeňleşmegi wagt we temperatura bilen baglanyşykly: wagt näçe uzak we temperatura näçe ýokary bolsa, hapalar şonça-da işjeňleşýär. Silikon wafli dakmagyň iki esasy usuly bar:
① ýokary temperaturaly peç ýanmak;
② çalt termiki anneal (RTA).
Temperatureokary temperaturaly peç bilen örtmek: temperatureokary temperaturaly peçleri ýakmak, adaty kondensat usuly bolup, kremniý wafli 800-1000 to çenli gyzdyrmak we 30 minut saklamak üçin ýokary temperatura peçini ulanýar. Bu temperaturada kremniy atomlary panjara ýagdaýyna gaýdyp gelýär we haramlyk atomlary kremniy atomlaryny hem çalşyp, panjara girip biler. Şeýle-de bolsa, şeýle temperaturada we wagtda ýylylygy bejermek hapalaryň ýaýramagyna getirer, bu häzirki zaman IC önümçilik pudagynyň görmek islemeýän zady.
Çalt termiki Annealing: Çalt termiki anneal (RTA) kremniý wafli aşa ýokary temperaturanyň ýokarlanmagy we maksat temperaturasynda (adatça 1000 ° C) gysga dowamlylygy bilen bejerýär. Implantasiýa edilen kremniý wafli bilen garyşmak, adatça Ar ýa-da N2 bilen çalt ýylylyk prosessorynda amala aşyrylýar. Temperaturanyň çalt ýokarlanmagy we gysga dowamlylygy panjara kemçiliklerini bejermegi, hapalary işjeňleşdirmegi we haramlygyň ýaýramagynyň öňüni alyp biler. Şeýle hem, RTA wagtlaýyn güýçlendirilen diffuziýany azaldyp biler we çuň birleşýän implantlarda çatryk çuňlugyny dolandyrmagyň iň oňat usulydyr.
——————————————————————————————————————— ———————————-
“Semicera” üpjün edip bilergrafit bölekleri, ýumşak / gaty duýuldy, kremniniň karbid bölekleri, CVD kremniy karbid bölekleri, weSiC / TaC örtükli böleklerbilen 30 günüň içinde.
Aboveokardaky ýarymgeçiriji önümler bilen gyzyklanýan bolsaňyz,ilkinji gezek biziň bilen habarlaşmakdan çekinmäň.
Telefon: + 86-13373889683
WhatsAPP: + 86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Iş wagty: Awgust-31-2024