Ion implantasiýasy, elektrik häsiýetlerini üýtgetmek üçin ýarymgeçiriji materiallara belli bir mukdarda we hapalaryň görnüşini goşmagyň usulydyr. Hapalaryň mukdary we paýlanyşy takyk gözegçilikde saklanyp bilner.
1-nji bölüm
Näme üçin ion implantasiýa prosesini ulanmaly?
Kuwwat ýarymgeçiriji enjamlar öndürilende, adaty P / N sebiti dopingkremniý waflidiffuziýa arkaly gazanyp bolar. Şeýle-de bolsa, hapa atomlaryň diffuziýa hemişelikkremniý karbidgaty pes, şonuň üçin 1-nji suratda görkezilişi ýaly diffuziýa prosesi arkaly saýlama doping gazanmak mümkin däl. Beýleki tarapdan, ion implantasiýasynyň temperatura şertleri diffuziýa prosesinden has pes we has çeýe we takyk doping paýlanyşy mümkin emele gelmelidir.
Surat 1 Silikon karbid materiallarynda diffuziýa we ion implantasiýa doping tehnologiýalaryny deňeşdirmek
2-nji bölüm
Nädip ýetmelikremniý karbidion implantasiýasy
Silikon karbid öndürmek prosesinde ulanylýan adaty ýokary energiýa ion implantasiýa enjamlary, esasan, 2-nji suratda görkezilişi ýaly ion çeşmesinden, plazmadan, aspirasiýa komponentlerinden, analitiki magnitlerden, ion şöhlelerinden, tizlenme turbalaryndan, proses kameralaryndan we skaner disklerinden durýar.
2-nji surat Silikon karbidiň ýokary energiýa ion implantasiýa enjamlarynyň shemasy
(Çeşme: “icarymgeçiriji önümçilik tehnologiýasy”)
SiC ion implantasiýasy, adatça ýokary temperaturada amala aşyrylýar, bu ion bombalanmagy netijesinde dörän kristal panjara zeperini azaldyp biler. Üçin4H-SiC wafli, N görnüşli meýdanlary öndürmek, adatça azot we fosfor ionlaryny oturtmak we öndürmek arkaly gazanylýarP görnüşimeýdanlar adatça alýumin ionlaryny we bor ionlaryny oturtmak arkaly gazanylýar.
1-nji tablisa. SiC enjamyny öndürmekde saýlama dopingiň mysaly
(Çeşme: Kimoto, Kuper, Silikon Karbid tehnologiýasynyň esaslary: Ösüş, häsiýetnama, enjamlar we amaly programmalar)
3-nji surat Köp basgançakly energiýa ion implantasiýasyny we wafli ýerüsti doping konsentrasiýasynyň paýlanyşyny deňeşdirmek
(Çeşme: G.Lulli, Ion implantasiýasyna giriş)
Ion implantasiýa meýdanynda birmeňzeş doping konsentrasiýasyna ýetmek üçin inersenerler, köplenç implantasiýa meýdanynyň umumy konsentrasiýa paýlanyşyny sazlamak üçin köp basgançakly ion implantasiýasyny ulanýarlar (3-nji suratda görkezilişi ýaly); hakyky implantasiýa prosesinde, implantasiýa energiýasyny we ion implantatorynyň implantasiýa dozasyny sazlamak bilen, ion implantasiýa meýdanynyň doping konsentrasiýasy we doping çuňlugy 4-nji suratda görkezilişi ýaly dolandyrylyp bilner. (a) we (b); ion implantatory, 4-nji suratda görkezilişi ýaly, iş wagtynda wafli ýüzüni birnäçe gezek skanirläp, wafli üstünde birmeňzeş ion implantasiýasyny ýerine ýetirýär. (c)
(c) Ion implantasiýasy wagtynda ion implantatorynyň hereket traýektoriýasy
4-nji surat Ion implantasiýa prosesinde, ion implantasiýa energiýasyny we dozasyny sazlamak bilen haramlygyň konsentrasiýasy we çuňlugy dolandyrylýar
III
Silikon karbid ion implantasiýasy üçin işjeňleşdirme anneal prosesi
Konsentrasiýa, paýlanyş meýdany, işjeňleşme derejesi, bedende we ion implantasiýasynyň üstündäki kemçilikler, ion implantasiýasynyň esasy parametrleri. Bu parametrleriň netijelerine täsir edýän köp faktor bar, şol sanda implantasiýa dozasy, energiýa, materialyň kristal ugry, implantasiýa temperaturasy, gyzdyryjy temperatura, garyş wagty, daşky gurşaw we ş.m. Silikon ion implantasiýasynyň dopinginden tapawutlylykda, doly ionlaşdyrmak kyn. ion implantasiýa dopinginden soň kremniy karbidiň hapalary. Mysal üçin, 4H-SiC bitarap sebitinde alýumin kabul edijiniň ionlaşma derejesini alsak, 1 × 1017cm-3 doping konsentrasiýasynda kabul edijiniň ionlaşma derejesi otag temperaturasynda bary-ýogy 15% töweregi (adatça kremniniň ionlaşma derejesi takmynan 100%). Activokary işjeňleşdirme tizligi we has az kemçilik maksadyna ýetmek üçin, implantasiýa wagtynda emele gelen amorf kemçilikleri gaýtadan dikeltmek üçin ion implantasiýasyndan soň ýokary temperaturaly anneasiýa prosesi ulanylar, implantasiýa edilen atomlar çalşylýan ýere girip, görkezilişi ýaly işjeňleşer. Häzirki wagtda adamlaryň garynjanyň mehanizmine düşünişi henizem çäklidir. Göçürmek prosesine gözegçilik we çuňňur düşünmek geljekde ion implantasiýasynyň gözleg merkezlerinden biridir.
5-nji surat, kremniý karbid ion implantasiýa meýdanynyň üstünde, ion implantasiýasy annealiniň öň we soň, atomyň ýerleşişiniň shemasysikremniniň boş ýerlerini görkezýär, V.Cuglerod boş ýerlerini görkezýär, C.iuglerod doldurýan atomlary we Si görkezýärikremnini doldurýan atomlary aňladýar
Ion işjeňleşdirme annealing, adatça, peç ýanmagy, çalt ýanmak we lazer bilen örtmek ýaly zatlary öz içine alýar. Si atomlarynyň SiC materiallarynda sublimasiýasy sebäpli, gyzdyrma temperaturasy adatça 1800 not-dan geçmeýär; garyjy atmosfera adatça inert gazda ýa-da wakuumda amala aşyrylýar. Dürli ionlar SiC-de dürli kemçilik merkezlerine sebäp bolýar we dürli gyzdyryjy temperaturany talap edýär. Synag netijeleriniň köpüsinden, gyzdyrma temperaturasy näçe ýokary bolsa, işjeňleşme derejesi şonça ýokarydyr (6-njy suratda görkezilişi ýaly).
6-njy surat SiC-de azotyň ýa-da fosfor implantasiýasynyň elektrik işjeňleşdiriş tizligine garyjy temperaturanyň täsiri (otag temperaturasynda)
(Implantasiýa jemi 1 × 1014 sm-2)
(Çeşme: Kimoto, Kuper, Silikon Karbid tehnologiýasynyň esaslary: Ösüş, häsiýetnama, enjamlar we amaly programmalar)
SiC ion implantasiýasyndan soň köplenç ulanylýan işjeňleşdirme anneal prosesi, Si atmosferasyny täzeden gurnamak we dopanty işjeňleşdirmek üçin 1600 ℃ ~ 1700 Ar Ar atmosferasynda amala aşyrylýar, şeýlelik bilen dopirlenen ýeriň geçirijiligini ýokarlandyrýar; garylmazdan ozal, 7-nji suratda görkezilişi ýaly Si desorpsiýasy we ýerüsti atom göçüşi sebäpli ýüze çykýan zaýalanmagy azaltmak üçin ýerüsti gorag üçin wafli üstünde bir gatlak uglerod örtügi örtülip bilner; garylandan soň uglerod plyonkasy okislenme ýa-da poslama bilen aýrylyp bilner.
7-nji surat 4H-SiC wafli ýerüsti çişligini 1800 ℃ gyzdyryjy temperaturada uglerod plyonkasy bilen ýa-da bolmazdan deňeşdirmek.
(Çeşme: Kimoto, Kuper, Silikon Karbid tehnologiýasynyň esaslary: Ösüş, häsiýetnama, enjamlar we amaly programmalar)
IV
SiC ion implantasiýasynyň we işjeňleşdirme anneal prosesiniň täsiri
Ion implantasiýasy we soňraky işjeňleşdirme annealing hökmany suratda enjamyň işleýşini peseldýän kemçilikleri döreder: çylşyrymly nokatlar, toplaýyş ýalňyşlyklary (8-nji suratda görkezilişi ýaly), täze göçürmeler, çuň ýa-da çuňňur energiýa derejesindäki kemçilikler, bazal tekizligiň ýerleşiş aýlawlary we bar bolan ýerleriň hereketi. Energyokary energiýaly ion bombalamak prosesi SiC wafli üçin stres döredjekdigi sebäpli, ýokary temperaturaly we ýokary energiýaly ion implantasiýa prosesi wafli sahypasyny artdyrar. Bu meseleler, şeýle hem, SiC ion implantasiýasy we anneal önümçilik prosesinde gyssagly optimizirlenmeli we öwrenilmeli ugra öwrüldi.
8-nji surat Adaty 4H-SiC panjara tertibi bilen dürli berkitme ýalňyşlyklarynyň arasyndaky deňeşdirmäniň shemasy
(Çeşme: Nikolὸ Piluso 4H-SiC kemçilikleri)
V.
Silikon karbid ion implantasiýa prosesini gowulandyrmak
. .
) has birmeňzeş, 9-njy suratda görkezilişi ýaly kremniý karbid waflerine ýokary temperaturaly we ýokary energiýaly ion implantasiýasynyň hilini ýokarlandyrmak. (b)
(3) temperatureokary temperaturaly gyzdyryjy enjamlaryň işleýşi wagtynda temperaturanyň ýokarlanmagyny we temperaturanyň birmeňzeşligini optimizirläň.
9-njy surat Ion implantasiýa prosesini gowulandyrmagyň usullary
Iş wagty: Oktýabr-22-2024