1. Ro-ràdh
Is e implantachadh ian aon de na prìomh phròiseasan ann an saothrachadh chuairtean aonaichte. Tha e a ’toirt iomradh air a’ phròiseas airson giùlan ian a luathachadh gu lùth sònraichte (mar as trice anns an raon de keV gu MeV) agus an uairsin ga stealladh a-steach do uachdar stuth cruaidh gus feartan fiosaigeach uachdar an stuth atharrachadh. Anns a 'phròiseas cuairteachaidh amalaichte, mar as trice is e silicon a th' anns an stuth cruaidh, agus mar as trice is e ionsan boron, ions fosfair, ionsan arsainic, ianan indium, ianan germanium, msaa atharrachadh a th 'anns na h-ianan neo-ghlanachd a tha air an cuir a-steach. stuth no cruthaich snaim PN. Nuair a chaidh meud feart chuairtean amalaichte a lughdachadh chun àm fo-micron, chaidh am pròiseas cuir a-steach ian a chleachdadh gu farsaing.
Anns a’ phròiseas saothrachaidh cuairteachaidh amalaichte, mar as trice bithear a’ cleachdadh cuir a-steach ian airson sreathan domhainn tiodhlaichte, tobraichean doped air ais, atharrachadh bholtaids stairsnich, cuir a-steach leudachadh stòr is drèana, cuir a-steach stòr is drèanadh, dopadh geata polysilicon, cruthachadh cinn-rathaid PN agus resistors / capacitors, msaa. Anns a ’phròiseas a bhith ag ullachadh stuthan substrate silicon air insuladairean, tha an còmhdach ocsaid tiodhlaichte air a chruthachadh sa mhòr-chuid le cuir a-steach ian ocsaidean àrd-dùmhlachd, no tha gearradh tùrail air a choileanadh le bhith a’ cuir a-steach ian hydrogen le dùmhlachd àrd.
Bidh implantachadh ian air a dhèanamh le inneal-implan ion, agus is e na paramadairean pròiseas as cudromaiche dòs agus lùth: bidh an dòs a’ dearbhadh an dùmhlachd deireannach, agus bidh an lùth a’ dearbhadh raon (ie, doimhneachd) nan ianan. A rèir riatanasan dealbhaidh inneal eadar-dhealaichte, tha na cumhaichean implant air an roinn ann an dòsan àrd-lùth, dòs meadhanach-lùth, dòs meadhanach ìosal lùth, no dòs àrd lùth ìosal. Gus a’ bhuaidh implantachaidh as fheàrr fhaighinn, bu chòir diofar implantan a bhith uidheamaichte airson diofar riatanasan pròiseas.
Às deidh cuir a-steach ian, sa chumantas feumar a dhol tro phròiseas analachaidh àrd-teòthachd gus am milleadh uachdaran a dh’ adhbhraich cuir a-steach ian a chàradh agus ions neo-ghlanachd a chuir an gnìomh. Ann am pròiseasan cuairteachaidh aonaichte traidiseanta, ged a tha buaidh mhòr aig an teòthachd annealing air dopadh, chan eil teòthachd a’ phròiseas cuir a-steach ian fhèin cudromach. Aig nodan teicneòlais fo 14nm, feumar cuid de phròiseasan cuir a-steach ian a dhèanamh ann an àrainneachdan teòthachd ìosal no àrd gus buaidh milleadh leaghan atharrachadh, msaa.
2. ion implantation phròiseas
2.1 Prionnsabalan Bunaiteach
Tha implantachadh ian na phròiseas dopaidh a chaidh a leasachadh anns na 1960n a tha nas fheàrr na dòighean sgaoilidh traidiseanta anns a’ mhòr-chuid de thaobhan.
Tha na prìomh eadar-dhealachaidhean eadar dopadh cuir a-steach ian agus dopadh sgaoilidh traidiseanta mar a leanas:
(1) Tha cuairteachadh dùmhlachd neo-chunbhalachd anns an roinn doped eadar-dhealaichte. Tha an ìre neo-chunbhalachd as àirde de chuir a-steach ian suidhichte taobh a-staigh a’ chriostail, fhad ‘s a tha an ìre as àirde de neo-chunbhalachd sgaoilidh suidhichte air uachdar a’ chriostail.
(2) Is e pròiseas a th ’ann an implantachadh ion aig teòthachd an t-seòmair no eadhon teòthachd ìosal, agus tha an ùine toraidh goirid. Feumaidh dopadh sgaoilidh làimhseachadh nas fhaide aig teòthachd àrd.
(3) Tha cuir a-steach ian a’ ceadachadh taghadh nas sùbailte agus nas mionaidiche de eileamaidean cuir a-steach.
(4) Leis gu bheil eadar-dhealachadh teirmeach a’ toirt buaidh air neo-chunbhalachd, tha an cruth tonn a tha air a chruthachadh le cuir a-steach ian anns a’ chriostail nas fheàrr na an cruth tonn a chaidh a chruthachadh le sgaoileadh sa chriostail.
(5) Mar as trice chan eil cuir a-steach ian a’ cleachdadh photoresist ach mar an stuth masg, ach feumaidh dopadh sgaoilidh fàs no tasgadh film de thiugh sònraichte mar masg.
(6) Tha cuir a-steach ian gu bunaiteach air a dhol an àite sgaoileadh agus air a thighinn gu bhith na phrìomh phròiseas dopaidh ann a bhith a’ dèanamh chuairtean amalaichte an-diugh.
Nuair a bhios beam ian tachartais le lùth sònraichte a’ bualadh air targaid chruaidh (mar as trice wafer), bidh na h-ianan agus na dadaman air an uachdar targaid a’ dol tro dhiofar eadar-obrachaidhean, agus a’ gluasad lùth gu na dadaman targaid ann an dòigh shònraichte gus a bhrosnachadh no ionachadh. iad. Faodaidh na h-ianan cuideachd beagan lùth a chall tro ghluasad momentum, agus mu dheireadh a bhith air an sgapadh leis na atoman targaid no stad anns an stuth targaid. Ma tha na h-ianan stealladh nas truime, thèid a’ mhòr-chuid de na h-ianan a chuir a-steach don targaid chruaidh. Air an làimh eile, ma tha na h-ianan stealladh nas aotroime, breabaidh mòran de na h-ianan stealladh far uachdar an targaid. Gu bunaiteach, bidh na h-ianan àrd-lùth seo a thèid a chuir a-steach don targaid a’ bualadh air na dadaman lattice agus na dealanan anns an targaid chruaidh gu diofar ìrean. Nam measg, faodar an tubaist eadar ianan agus atoman targaid cruaidh a mheas mar thubaist elastagach leis gu bheil iad faisg air làimh.
2.2 Prìomh pharaimearan implantachadh ion
Is e pròiseas sùbailte a th’ ann an implantachadh ian a dh’ fheumas coinneachadh ri riatanasan teann dealbhaidh is cinneasachaidh chip. Is e paramadairean implantachaidh ian cudromach: dòs, raon.
Tha dòs (D) a’ toirt iomradh air an àireamh de ianan air an stealladh gach aonad de uachdar wafer sileacain, ann an dadaman gach ceudameatair ceàrnagach (no ions gach ceudameatair ceàrnagach). Faodar D a thomhas leis an fhoirmle a leanas:
far a bheil D an dòs implantachaidh (àireamh ianan/raon aonad); t tha an ùine implantachaidh; Is mise sruth an t-sail; q an t-uallach a tha air a ghiùlan leis an ian (is e aon chosgais 1.6 × 1019C[1]); agus S e an raon implantachaidh.
Is e aon de na prìomh adhbharan gu bheil cuir a-steach ian air a thighinn gu bhith na theicneòlas cudromach ann an saothrachadh wafer sileaconach gum faod e a-rithist an aon dòs de neo-chunbhalachd a chuir a-steach do wafers silicon. Bidh an implanter a’ coileanadh an amas seo le cuideachadh bho chosgais adhartach nan ianan. Nuair a bhios na h-ianan neo-chunbhalachd dearbhach a’ cruthachadh beam ian, canar an sruth ian beam ris an ìre sruthadh aige, a tha air a thomhas ann am mA. Is e an raon de shruthan meadhanach agus ìosal 0.1 gu 10 mA, agus is e an raon de shruthan àrd 10 gu 25 mA.
Tha meud an t-sruth beam ian na phrìomh chaochladair ann a bhith a’ mìneachadh an dòs. Ma dh’ èiricheas an t-sruth, bidh an àireamh de dadaman neo-ghlan a thèid a chuir a-steach gach aonad ùine ag àrdachadh cuideachd. Tha sruth àrd cuideachail airson toradh wafer silicon a mheudachadh (a ’stealladh barrachd ian gach aonad ùine toraidh), ach bidh e cuideachd ag adhbhrachadh dhuilgheadasan èideadh.
3. uidheam implantation ion
3.1 Structar Bunasach
Tha uidheamachd implantachaidh ian a’ toirt a-steach 7 modalan bunaiteach:
① stòr ion agus absorber;
② mòr-anailisiche (ie magnet anailis);
③ luathadair tube;
④ diosg sganaidh;
⑤ electrostatic neutralization siostam;
⑥ seòmar pròiseas;
⑦ siostam smachd dòs.
ATha na modalan ll ann an àrainneachd falamh a chaidh a stèidheachadh leis an t-siostam falamh. Tha an diagram structarail bunaiteach den implanter ian ri fhaicinn anns an fhigear gu h-ìosal.
(1)Ion tùs:
Mar as trice anns an aon seòmar falamh ris an electrod suidse. Feumaidh na neo-chunbhalaidhean a tha a’ feitheamh ri bhith air an stealladh a bhith ann an staid ian gus an tèid an smachd agus an luathachadh leis an raon dealain. Gheibhear na B+, P+, As+, msaa as cumanta le bhith a’ ionachadh dadaman no moileciuilean.
Is e na stòran neo-chunbhalachd a thathar a’ cleachdadh BF3, PH3 agus AsH3, msaa, agus tha na structaran aca air an sealltainn anns an fhigear gu h-ìosal. Bidh na dealanan a thèid a leigeil ma sgaoil leis an fhilament a’ bualadh le dadaman gas gus ions a dhèanamh. Mar as trice bidh dealanan air an gineadh le stòr filament tungsten teth. Mar eisimpleir, tha stòr ion Berners, am filament catode air a chuir a-steach ann an seòmar arc le inlet gas. Is e balla a-staigh an t-seòmair arc an anod.
Nuair a thèid an stòr gas a thoirt a-steach, bidh sruth mòr a ’dol tron fhilm, agus tha bholtadh de 100 V air a chuir an sàs eadar na dealanan dearbhach agus àicheil, a ghineas dealanan àrd-lùth timcheall an fhiolm. Bidh ionsan dearbhach air an gineadh às deidh dha na dealanan àrd-lùth bualadh leis na moileciuilean gas stòr.
Bidh an magnet taobh a-muigh a’ cur an sàs raon magnetach co-shìnte ris an fhilament gus ionization àrdachadh agus am plasma a dhèanamh seasmhach. Anns an t-seòmar arc, aig a ’cheann eile an coimeas ris an fhiolm, tha inneal-meòrachaidh le cosgais àicheil a tha a’ nochdadh na dealanan air ais gus gineadh agus èifeachdas dealanan a leasachadh.
(2)Ion-ghabhail:
Tha e air a chleachdadh gus ionsan dearbhach a chruinneachadh ann an seòmar arc an tobair ion agus an cruthachadh ann an giùlan ian. Leis gur e an seòmar arc an anod agus gu bheil an catod fo chuideam àicheil air an dealan suidse, bidh an raon dealain a thèid a chruthachadh a’ cumail smachd air na h-ianan dearbhach, a’ toirt orra gluasad a dh’ ionnsaigh an electrod suidse agus a bhith air an tarraing a-mach às an t-slit ian, mar a chithear san fhigear gu h-ìosal. . Mar as motha neart an raoin dealain, is ann as motha an lùth cineatach a gheibh na h-ianan às deidh luathachadh. Tha bholtadh casg ann cuideachd air an dealan suidse gus casg a chuir air eadar-theachd bho eleactronan anns a’ phlasma. Aig an aon àm, faodaidh an dealan sèididh ions a chruthachadh a-steach do ghiùlan ian agus an cuimseachadh gu sruth beam ian co-shìnte gus an tèid e tron implanter.
(3)Mion-sgrùdaire mòr:
Is dòcha gu bheil iomadh seòrsa ianan air an gineadh bhon stòr ian. Fo luathachadh bholtaids an anod, bidh na h-ianan a’ gluasad aig astar àrd. Tha aonadan tomad atamach eadar-dhealaichte aig diofar ianan agus diofar cho-mheasan tomad-gu-charge.
(4)Tube luathadair:
Gus astar nas àirde fhaighinn, tha feum air lùth nas àirde. A bharrachd air an raon dealain a bheir an anod agus an anailisiche mòr seachad, tha feum air raon dealain a tha air a thoirt seachad anns an tiùb luathachaidh airson luathachadh. Tha an tiùb luathadair air a dhèanamh suas de shreath de eleactrothan air an dealachadh le dielectric, agus tha an bholtadh àicheil air na dealanan ag àrdachadh ann an òrdugh tron cheangal sreath. Mar as àirde an bholtadh iomlan, is ann as luaithe a gheibh na h-ianan, is e sin, is ann as motha an lùth a tha air a ghiùlan. Faodaidh lùth àrd leigeil le ianan neo-ghlan a bhith air an stealladh gu domhainn a-steach don wafer sileacain gus snaim dhomhainn a chruthachadh, agus faodar lùth ìosal a chleachdadh gus snaim eu-domhainn a dhèanamh.
(5)Diosca sganaidh
Mar as trice tha an giùlan ian cuimsichte glè bheag ann an trast-thomhas. Tha trast-thomhas spot beam inneal-tionndaidh gnàthach giùlan meadhanach timcheall air 1 cm, agus tha trast-thomhas inneal-sruth beam mòr timcheall air 3 cm. Feumaidh an wafer silicon gu lèir a bhith air a chòmhdach le sganadh. Tha ath-sheasmhachd cuir a-steach dòs air a dhearbhadh le sganadh. Mar as trice, tha ceithir seòrsaichean de shiostaman sganaidh implanter ann:
① sganadh electrostatach;
② sganadh meacanaigeach;
③ sganadh tar-chinealach;
④ sganadh co-shìnte.
(6)Siostam neodachadh dealain statach:
Rè a ’phròiseas cuir a-steach, bidh an giùlan ian a’ bualadh air an wafer silicon agus ag adhbhrachadh gun cruinnich cosgais air uachdar na masg. Bidh an cruinneachadh cosgais a thig às ag atharrachadh a’ chothromachadh cosgais anns an t-seam ian, a’ dèanamh an spot beam nas motha agus an cuairteachadh dòs neo-chòmhnard. Dh’ fhaodadh e eadhon a bhith a’ briseadh tron t-sreath uachdar ogsaid agus ag adhbhrachadh fàilligeadh inneal. A-nis, mar as trice bidh an wafer silicon agus an giùlan ian air an cur ann an àrainneachd plasma àrd-dùmhlachd seasmhach ris an canar siostam fras dealanach plasma, as urrainn smachd a chumail air cosgais an wafer silicon. Bidh an dòigh seo a ’toirt a-mach dealanan bhon phlasma (argon no xenon mar as trice) ann an seòmar arc a tha suidhichte ann an slighe beam ian agus faisg air an wafer silicon. Tha am plasma air a shìoladh agus is e dìreach dealanan àrd-sgoile as urrainn uachdar an wafer silicon a ruighinn gus an cosgais adhartach a neodachadh.
(7)Uamh pròiseas:
Bidh in-stealladh sailean ian a-steach do wafers silicon a’ tachairt anns an t-seòmar pròiseas. Tha an seòmar pròiseas na phàirt chudromach den implanter, a’ toirt a-steach siostam sganaidh, stèisean crìochnachaidh le glas falamh airson a bhith a’ luchdachadh agus a’ luchdachadh wafers silicon, siostam gluasaid wafer silicon, agus siostam smachd coimpiutair. A bharrachd air an sin, tha cuid de dh’ innealan ann airson sùil a chumail air dòsan agus smachd a chumail air buaidhean seanail. Ma thèid sganadh meacanaigeach a chleachdadh, bidh an stèisean crìochnachaidh an ìre mhath mòr. Tha falamh an t-seòmar pròiseas air a phumpadh chun chuideam ìosal a tha riatanach leis a’ phròiseas le pumpa meacanaigeach ioma-ìre, pumpa turbomolecular, agus pumpa dùmhlachd, a tha sa chumantas timcheall air 1 × 10-6Torr no nas lugha.
(8)Siostam smachd dosage:
Thathas a’ coileanadh sgrùdadh dòs fìor-ùine ann an implanter ian le bhith a’ tomhas an giùlan ian a’ ruighinn an wafer sileacain. Tha sruth beam ian air a thomhas a’ cleachdadh sensor ris an canar cupa Faraday. Ann an siostam sìmplidh Faraday, tha sensor gnàthach anns an t-slighe beam ian a bhios a’ tomhas an t-sruth. Ach, tha seo na dhuilgheadas, leis gu bheil an giùlan ian ag ath-fhreagairt leis an sensor agus a’ toirt a-mach dealanan àrd-sgoile a bheir gu leughaidhean gnàthach mearachdach. Faodaidh siostam Faraday dealanan àrd-sgoile a chumail fodha le bhith a’ cleachdadh raointean dealain no magnetach gus fìor leughadh sruth beam fhaighinn. Tha an sruth a tha air a thomhas leis an t-siostam Faraday air a bhiathadh a-steach do rianadair dòs dealanach, a bhios ag obair mar neach-cruinneachaidh gnàthach (a bhios gu leantainneach a’ cruinneachadh an t-sruth beam tomhaiste). Tha an rianadair air a chleachdadh gus an sruth iomlan a cheangal ris an ùine cuir a-steach co-fhreagarrach agus obrachadh a-mach an ùine a tha riatanach airson dòs sònraichte.
3.2 Càradh milleadh
Bidh cuir a-steach ian a’ leagail dadaman a-mach às an structar leusair agus a’ milleadh an lann wafer sileaconach. Ma tha an dòs a chaidh a chuir a-steach mòr, fàsaidh an còmhdach implanted amorphous. A bharrachd air an sin, gu bunaiteach chan eil na h-ianan a tha air an cuir a-steach a’ fuireach ann am puingean lattice sileaconach, ach a’ fuireach ann an suidheachadh beàrn an lann. Chan urrainnear na neo-chunbhalaidhean eadar-roinneil sin a chuir an gnìomh ach às deidh pròiseas annealing aig teòthachd àrd.
Faodaidh annealing an wafer sileaconach a chaidh a chuir a-steach a theasachadh gus uireasbhaidhean uachdaran a chàradh; faodaidh e cuideachd dadaman neo-ghlanachd a ghluasad gu na puingean lattice agus an cur an gnìomh. Tha an teòthachd a dh’ fheumar gus uireasbhaidhean uachdaran a chàradh timcheall air 500 ° C, agus tha an teòthachd a dh ’fheumar gus dadaman neo-chunbhalachd a chuir an gnìomh timcheall air 950 ° C. Tha gnìomhachadh neo-chunbhalachd co-cheangailte ri ùine agus teòthachd: mar as fhaide an ùine agus mar as àirde an teòthachd, is ann as motha a thèid na neo-chunbhalachd a chuir an gnìomh. Tha dà dhòigh bunaiteach ann airson wafers silicon a dhòrtadh:
① annealing fùirneis àrd-teòthachd;
② luath annealing teirmeach (RTA).
Annealing fùirneis aig teòthachd àrd: Is e dòigh analachaidh traidiseanta a th’ ann an annealing fùirneis aig teòthachd àrd, a bhios a’ cleachdadh fùirneis àrd-teòthachd gus an wafer silicon a theasachadh gu 800-1000 ℃ agus a chumail airson 30 mionaid. Aig an teòthachd seo, bidh na dadaman sileaconach a’ gluasad air ais chun an t-suidheachaidh lèigheasach, agus faodaidh dadaman neo-thruaillidh cuideachd na dadaman sileacain a chur an àite agus a dhol a-steach don lattice. Ach, bidh làimhseachadh teas aig teòthachd agus ùine mar sin a’ leantainn gu sgaoileadh neo-chunbhalachd, rud nach eil gnìomhachas saothrachaidh IC an latha an-diugh ag iarraidh fhaicinn.
Annealing teirmeach luath: Bidh annealing teirmeach luath (RTA) a’ làimhseachadh wafers silicon le àrdachadh teòthachd gu math luath agus ùine ghoirid aig an teòthachd targaid (mar as trice 1000 ° C). Mar as trice bidh anailachadh wafers silicon a chaidh a chuir a-steach air a dhèanamh ann am pròiseasar teirmeach luath le Ar no N2. Faodaidh am pròiseas àrdachadh teòthachd luath agus ùine ghoirid càradh uireasbhaidhean uachdaran a mheudachadh, neo-chunbhalachd a chuir an gnìomh agus casg a chuir air sgaoileadh neo-chunbhalachd. Faodaidh RTA cuideachd sgaoileadh leasaichte thar-ghluasadach a lughdachadh agus is e an dòigh as fheàrr air smachd a chumail air doimhneachd snaim ann an implantan snaim eu-domhainn.
——————————————————————————————————————————————— ———————————
Faodaidh Semicera a thoirt seachadpàirtean grafait, faireachdainn bog / teann, pàirtean de silicon carbide, Pàirtean CVD silicon carbide, agusPàirtean còmhdaichte le SiC / TaCcòmhla ris ann an 30 latha.
Ma tha ùidh agad anns na toraidhean semiconductor gu h-àrd,na bi leisg fios a chuir thugainn aig a’ chiad uair.
Fòn: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Ùine puist: Lùnastal-31-2024