Tha implantachadh ian mar dhòigh air meud agus seòrsa sònraichte de neo-chunbhalachd a chur a-steach do stuthan semiconductor gus na feartan dealain aca atharrachadh. Faodar smachd mionaideach a chumail air meud agus cuairteachadh neo-chunbhalachd.
Pàirt 1
Carson a thathas a’ cleachdadh pròiseas implantachaidh ion
Ann a bhith a’ dèanamh innealan semiconductor cumhachd, bidh an roinn P/N a’ dopadh traidiseantawafers sileaconachfaodar a choileanadh le sgaoileadh. Ach, tha an seasmhach sgaoilidh de dadaman neo-chunbhalachd annsilicon carbidegu math ìosal, agus mar sin tha e neo-phractaigeach dopadh roghnach a choileanadh tro phròiseas sgaoilidh, mar a chithear ann am Figear 1. Air an làimh eile, tha suidheachadh teòthachd cuir a-steach ian nas ìsle na suidheachadh pròiseas sgaoilidh, agus faodaidh cuairteachadh dopaidh nas sùbailte agus nas cruinne a chruthachadh.
Figear 1 Coimeas eadar teicneòlasan dòpaidh sgaoilidh agus cuir a-steach ion ann an stuthan carbide sileaconach
Pàirt 2
Ciamar a choileanadhsilicon carbideimplantachadh ian
Tha an uidheamachd àbhaisteach airson cuir a-steach ian àrd-lùth a thathas a’ cleachdadh anns a’ phròiseas saothrachaidh pròiseas carbide silicon gu ìre mhòr a’ toirt a-steach stòr ian, plasma, co-phàirtean miann, magnets anailis, giùlan ian, tiùban luathachaidh, seòmraichean pròiseas, agus diosgan sganaidh, mar a chithear ann am Figear 2.
Figear 2 Diagram sgeamach de uidheamachd cuir a-steach ian àrd-lùth carbide silicon
(Tobar: “Teicneòlas Dèanamh Semiconductor”)
Mar as trice bidh cuir a-steach ian SiC air a dhèanamh aig teòthachd àrd, a dh’ fhaodadh a bhith a’ lughdachadh a’ mhilleadh air an lann chriostail a dh’ adhbharaicheas bomadh ian. Airsonwafers 4H-SiC, mar as trice bidh cinneasachadh raointean seòrsa N air a choileanadh le bhith a’ toirt a-steach ions nitrogen agus fosfair, agus cinneasachadhP-seòrsamar as trice thèid raointean a choileanadh le bhith a’ toirt a-steach ionsan alùmanum agus ions boron.
Clàr 1. Eisimpleir de dhopadh roghnach ann an saothrachadh innealan SiC
(Stòr: Kimoto, Cooper, Bun-stèidh Teicneòlas Silicon Carbide: Fàs, Caractaran, Innealan, agus Iarrtasan)
Figear 3 Coimeas eadar cuir a-steach ian lùth ioma-cheum agus cuairteachadh dùmhlachd dop uachdar wafer
(Stòr: G.Lulli, Ro-ràdh do Ion-chur ion)
Gus dùmhlachd dopaidh èideadh a choileanadh anns an raon cuir a-steach ian, mar as trice bidh innleadairean a’ cleachdadh cuir a-steach ian ioma-cheum gus cuairteachadh dùmhlachd iomlan an raon cuir a-steach atharrachadh (mar a chithear ann am Figear 3); anns a’ phròiseas saothrachaidh pròiseas fhèin, le bhith ag atharrachadh an lùth cuir a-steach agus dòs cuir a-steach an implanter ian, faodar smachd a chumail air dùmhlachd dopaidh agus doimhneachd dopaidh an àite cuir a-steach ian, mar a chithear ann am Figear 4. (a) agus (b); bidh an inneal-tionndaidh ian a’ toirt a-steach ionan èideadh air uachdar an wafer le bhith a’ sganadh uachdar an wafer iomadh uair rè obrachadh, mar a chithear ann am Figear 4. (c).
(c) Slighe gluasad an inneal-ionachaidh ion aig àm cuir a-steach ian
Figear 4 Rè a’ phròiseas cuir a-steach ian, tha smachd air dùmhlachd agus doimhneachd neo-chunbhalachd le bhith ag atharrachadh lùth agus dòs cuir a-steach ian
III
Pròiseas annealing gnìomhachaidh airson cuir a-steach ian carbide silicon
Is e an dùmhlachd, an raon cuairteachaidh, an ìre gnìomhachaidh, uireasbhaidhean sa bhodhaig agus air uachdar an cuir a-steach ian prìomh pharamadairean a’ phròiseas cuir a-steach ian. Tha mòran fhactaran ann a bheir buaidh air toraidhean nam paramadairean sin, a’ toirt a-steach dòs implantachaidh, lùth, stiùireadh criostal an stuth, teòthachd cuir a-steach, teòthachd annealing, ùine annealing, àrainneachd, msaa. neo-chunbhalachd silicon carbide às deidh dopadh implantachadh ion. A’ gabhail an ìre ianachaidh alùmanum anns an roinn neodrach de 4H-SiC mar eisimpleir, aig dùmhlachd dopaidh de 1 × 1017cm-3, chan eil an ìre ionachaidh glacadair ach mu 15% aig teòthachd an t-seòmair (mar as trice tha an ìre ionachaidh sileaconach timcheall air. 100%). Gus an amas ìre gnìomhachaidh àrd agus nas lugha de lochdan a choileanadh, thèid pròiseas analachaidh àrd-teòthachd a chleachdadh às deidh cuir a-steach ian gus na h-uireasbhaidhean amorphous a chaidh a chruthachadh aig àm cuir a-steach ath-chriostalachadh, gus am bi na dadaman cuir a-steach a’ dol a-steach don làrach ionaid agus air an cur an gnìomh, mar a chithear. ann am Figear 5. Aig an àm seo, tha tuigse dhaoine air dòigh-obrach a 'phròiseas annealing fhathast cuingealaichte. Tha smachd agus tuigse dhomhainn air a’ phròiseas annealing mar aon de na fòcasan rannsachaidh air cuir a-steach ian san àm ri teachd.
Figear 5 Diagram sgeamach den atharrachadh rèiteachadh atamach air uachdar an àite cuir a-steach ian carbide sileacain ro agus às deidh a bhith a’ cuir a-steach ianachadh, far a bheil Vsia’ riochdachadh dreuchdan bàna silicon, VCa’ riochdachadh beàrnan carboin, Cia’ riochdachadh dadaman lìonadh gualain, agus Siia’ riochdachadh dadaman lìonadh silicon
Mar as trice bidh annealing gnìomhachd ian a’ toirt a-steach annealing fùirneis, annealing luath agus annealing laser. Mar thoradh air sublimation de dadaman Si ann an stuthan SiC, mar as trice chan eil an teòthachd annealing nas àirde na 1800 ℃; mar as trice bidh an àile annealing air a dhèanamh ann an gas neo-sheasmhach no falamh. Bidh diofar ianan ag adhbhrachadh diofar ionadan lochdan ann an SiC agus a’ feumachdainn teodhachd annealing eadar-dhealaichte. Bhon chuid as motha de thoraidhean deuchainneach, faodar a cho-dhùnadh mar as àirde an teòthachd annealing, is ann as àirde an ìre gnìomhachaidh (mar a chithear ann am Figear 6).
Figear 6 Buaidh teòthachd analachaidh air ìre gnìomhachaidh dealain cuir a-steach nitrogen no fosfair ann an SiC (aig teòthachd an t-seòmair)
(dòs iomlan cuir a-steach 1 × 1014cm-2)
(Stòr: Kimoto, Cooper, Bun-stèidh Teicneòlas Silicon Carbide: Fàs, Caractaran, Innealan, agus Iarrtasan)
Bithear a’ dèanamh a’ phròiseas annealing gnìomhachaidh a thathas a’ cleachdadh gu cumanta às deidh cuir a-steach ion SiC ann an àile Ar aig 1600 ℃ ~ 1700 ℃ gus uachdar SiC ath-chriostalachadh agus an dopant a chuir an gnìomh, agus mar sin a’ leasachadh giùlan an àite doped; mus tèid a chuir an sàs, faodar còmhdach de fhilm gualain a chòmhdach air uachdar an wafer airson dìon uachdar gus lughdachadh uachdar air adhbhrachadh le desorption Si agus imrich atamach uachdar, mar a chithear ann am Figear 7; an dèidh annealing, am film gualain faodar a thoirt air falbh le oxidation no corrach.
Figear 7 Coimeas air garbh uachdar wafers 4H-SiC le no às aonais dìon film gualain fo teòthachd analachaidh 1800 ℃
(Stòr: Kimoto, Cooper, Bun-stèidh Teicneòlas Silicon Carbide: Fàs, Caractaran, Innealan, agus Iarrtasan)
IV
Buaidh pròiseas cuir a-steach ian SiC agus gnìomh annealing
Tha e do-sheachanta gun toir cuir a-steach ian agus annealing gnìomhachaidh às deidh sin uireasbhaidhean a lughdaicheas coileanadh inneal: uireasbhaidhean puing iom-fhillte, sgàinidhean cruachadh (mar a chithear ann am Figear 8), gluasadan ùra, uireasbhaidhean ìre lùth eu-domhainn no domhainn, lùban gluasaid plèana basal agus gluasad gluasadan gnàthaichte. Leis gum bi am pròiseas spreadhaidh ian àrd-lùth ag adhbhrachadh cuideam don wafer SiC, àrdaichidh am pròiseas cuir a-steach ian àrd-teòthachd agus àrd-lùth an warpage wafer. Tha na duilgheadasan sin cuideachd air a thighinn gu bhith mar an stiùireadh a dh’ fheumar gu h-èiginneach a mheudachadh agus a sgrùdadh anns a ’phròiseas saothrachaidh de chuir a-steach agus anaileadh ian SiC.
Figear 8 Diagram sgeamach den choimeas eadar rèiteachadh lattice àbhaisteach 4H-SiC agus diofar sgàinidhean cruachadh
(Stòr: Nicolὸ Piluso 4H-SiC uireasbhaidhean)
V.
Leasachadh air pròiseas cuir a-steach ian silicon carbide
(1) Tha film tana ocsaid air a chumail air uachdar an àite cuir a-steach ian gus an ìre de mhilleadh cuir a-steach a dh ’adhbhraicheas cuir a-steach ian àrd-lùth gu uachdar an t-sreath epitaxial silicon carbide a lughdachadh, mar a chithear ann am Figear 9. (a) .
(2) Leasaich càileachd an diosc targaid anns an uidheamachd cuir a-steach ian, gus am bi an wafer agus an diosc targaid a ’freagairt nas dlùithe, tha giùlan teirmeach an diosc targaid chun an wafer nas fheàrr, agus bidh an uidheamachd a’ teasachadh cùl an wafer ann an dòigh nas co-ionann, a’ leasachadh càileachd cuir a-steach ian àrd-teòthachd agus lùth àrd air wafers carbide sileaconach, mar a chithear ann am Figear 9. (b).
(3) Dèan an ìre as fheàrr de àrdachadh teòthachd agus èideadh teòthachd rè obrachadh an uidheamachd analing àrd-teòthachd.
Figear 9 Dòighean airson pròiseas implantachaidh ion a leasachadh
Ùine puist: Dàmhair-22-2024