Ионная имплантация и процесс диффузии

Ионная имплантация — метод легирования полупроводников и один из основных процессов в производстве полупроводников.

Почему допинг?

Чистый кремний/собственный кремний не имеет внутри свободных носителей (электронов или дырок) и имеет плохую проводимость. В полупроводниковой технологии легирование заключается в преднамеренном добавлении очень небольшого количества атомов примеси к собственному кремнию, чтобы изменить электрические свойства кремния, сделав его более проводящим и, таким образом, пригодным для использования в производстве различных полупроводниковых устройств. Легирование может быть легированием n-типа или легированием p-типа. Легирование n-типа: достигается путем легирования кремния пятивалентными элементами (такими как фосфор, мышьяк и т. д.); Легирование p-типа: достигается путем легирования кремния трехвалентными элементами (такими как бор, алюминий и т. д.). Методы легирования обычно включают термодиффузию и ионную имплантацию.

Метод термодиффузии

Термическая диффузия заключается в переносе примесных элементов в кремний путем нагревания. Миграция этого вещества вызвана примесным газом с высокой концентрацией к кремниевой подложке с низкой концентрацией, а режим его миграции определяется разницей концентраций, температурой и коэффициентом диффузии. Принцип легирования заключается в том, что при высокой температуре атомы кремниевой пластины и атомы источника легирования получают достаточно энергии для движения. Атомы источника легирования сначала адсорбируются на поверхности кремниевой пластины, а затем эти атомы растворяются в поверхностном слое кремниевой пластины. При высоких температурах легирующие атомы диффундируют внутрь через щели решетки кремниевой пластины или замещают позиции атомов кремния. Со временем легирующие атомы достигают определенного баланса распределения внутри пластины. Метод термодиффузии имеет низкие затраты и отработанные процессы. Однако он также имеет некоторые ограничения, например, контроль глубины и концентрации легирования не такой точный, как ионная имплантация, а высокотемпературный процесс может привести к повреждению решетки и т. д.

Ионная имплантация:

Это относится к ионизации легирующих элементов и формированию ионного луча, который ускоряется до определенной энергии (уровень кэВ~МэВ) посредством высокого напряжения для столкновения с кремниевой подложкой. Легирующие ионы физически имплантируются в кремний для изменения физических свойств легированной области материала.

Преимущества ионной имплантации:

Это низкотемпературный процесс, количество имплантации/количество легирования можно контролировать, а содержание примесей можно точно контролировать; глубину имплантации примесей можно точно контролировать; однородность примеси хорошая; помимо жесткой маски в качестве маски можно использовать и фоторезист; она не ограничена совместимостью (растворение атомов примеси в кристаллах кремния за счет термодиффузионного легирования ограничено максимальной концентрацией, существует сбалансированный предел растворения, а ионная имплантация - неравновесный физический процесс. Атомы примеси инжектируются в кристаллы кремния с высокой энергией, которая может превышать естественный предел растворения примесей в кристаллах кремния. Один из них - бесшумно смочить вещи, а другой - заставить лук.)

Принцип ионной имплантации:

Во-первых, атомы примесного газа подвергаются воздействию электронов в источнике ионов для генерации ионов. Ионизированные ионы извлекаются всасывающим компонентом, образуя ионный пучок. После магнитного анализа ионы с различным соотношением массы к заряду отклоняются (поскольку образующийся во фронте ионный пучок содержит не только ионный пучок целевой примеси, но и ионный пучок других материальных элементов, которые необходимо фильтровать out), и пучок ионов чистого примесного элемента, который соответствует требованиям, отделяется, а затем ускоряется высоким напряжением, энергия увеличивается, фокусируется, сканируется электронным способом и, наконец, попадает в целевое положение для достижения имплантации.

Примеси, имплантированные ионами, электрически неактивны без обработки, поэтому после ионной имплантации их обычно подвергают высокотемпературному отжигу для активации ионов примеси, а высокая температура может устранить повреждение решетки, вызванное ионной имплантацией.

Semicorex предлагает высококачественныеSiC деталив процессе ионной имплантации и диффузии. Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Контактный телефон +86-13567891907.

Электронная почта: sales@semicorex.com