Иондук имплантация – жарым өткөргүч материалдарга алардын электрдик касиеттерин өзгөртүү үчүн кошулмалардын белгилүү өлчөмүн жана түрүн кошуу ыкмасы. Кошумчалардын көлөмүн жана бөлүштүрүлүшүн так көзөмөлдөөгө болот.
1-бөлүк
Эмне үчүн ион имплантациялоо процессин колдонушат
электр жарым өткөргүч аппараттарды өндүрүүдө, салттуу P/N аймак допингкремний пластиналардиффузия аркылуу жетишүүгө болот. Бирок, аралашма атомдорунун диффузиялык константасыкремний карбидиБул өтө төмөн, ошондуктан 1-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, диффузия процесси аркылуу тандалма допингге жетишүү реалдуу эмес. Башка жагынан алганда, ион имплантациясынын температуралык шарттары диффузиялык процесске караганда төмөн жана ийкемдүү жана так допинг бөлүштүрүлүшү мүмкүн. түзүлөт.
Сүрөт 1 Кремний карбид материалдарында диффузиялык жана ион имплантациялоочу допинг технологияларын салыштыруу
2-бөлүк
Кантип жетишүүгө болоткремний карбидииондук имплантация
Кремний карбиди процессинде колдонулган типтүү жогорку энергиялуу ион имплантациялоочу жабдуу 2-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, негизинен ион булагы, плазма, аспирация компоненттери, аналитикалык магниттер, ион нурлары, тездетүү түтүктөрүнөн, процесстик камералардан жана сканерлөөчү дисктерден турат.
2-сүрөт Кремний карбиди жогорку энергиялуу ион имплантациялоочу аппаратуранын схемалык схемасы
(Булак: "Жарым өткөргүчтөрдү өндүрүү технологиясы")
SiC иондорун имплантациялоо адатта жогорку температурада жүргүзүлөт, бул иондук бомбалоодон улам келип чыккан кристалл тордун зыянын азайтат. үчүн4H-SiC вафли, N тибиндеги аянттарды өндүрүү адатта азот жана фосфор иондорун имплантациялоо жолу менен ишке ашат жанаP-түрүаймактар, адатта, алюминий иондорун жана бор иондорун имплантациялоо менен жетишилет.
Таблица 1. SiC түзүлүштөрүн өндүрүүдө тандалма допингдин мисалы
(Булагы: Кимото, Купер, кремний карбид технологиясынын негиздери: өсүү, мүнөздөмө, түзмөктөр жана колдонмолор)
3-сүрөт Көп баскычтуу энергия иондорун имплантациялоону жана пластинка бетиндеги допинг концентрациясын бөлүштүрүүнү салыштыруу
(Булак: Г.Лулли, Introduction to Ion Implantation)
Ион имплантациялоо зонасында допингдин бирдей концентрациясына жетишүү үчүн инженерлер имплантация аймагынын жалпы концентрациясынын бөлүштүрүлүшүн жөнгө салуу үчүн көбүнчө көп баскычтуу ион имплантациясын колдонушат (3-сүрөттө көрсөтүлгөндөй); иш жүзүндөгү өндүрүш процессинде имплантациялоо энергиясын жана ион имплантатордун имплантациялоо дозасын тууралоо жолу менен 4-сүрөттө көрсөтүлгөндөй допинг концентрациясын жана ион имплантациялоо аймагынын допинг тереңдигин контролдоого болот. (a) жана (b); ион имплантатору 4-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, пластинка бетине иштөө учурунда бир нече жолу сканерлөө аркылуу пластинка бетине бирдей ион имплантациясын аткарат.
(c) ион имплантациялоо учурунда ион имплантатынын кыймыл траекториясы
Сүрөт 4 Ион имплантациялоо процессинде аралашма концентрациясы жана тереңдиги ион имплантациясынын энергиясын жана дозасын жөнгө салуу аркылуу көзөмөлдөнөт.
III
Кремний карбидинин иондорун имплантациялоо үчүн активдештирүү процесси
Концентрация, таралуу аянты, активдештирүү ылдамдыгы, денедеги жана ион имплантациясынын бетиндеги кемчиликтер ион имплантациялоо процессинин негизги параметрлери болуп саналат. Бул параметрлердин натыйжаларына таасир этүүчү көптөгөн факторлор бар, анын ичинде имплантациялоо дозасы, энергия, материалдын кристаллдык багыты, имплантация температурасы, күйүү температурасы, күйүү убактысы, чөйрө, ж.б. иондук имплантациядан кийин кремний карбидинин аралашмалары. 4H-SiC нейтралдуу аймакта алюминий акцепторунун иондошуу ылдамдыгын мисал катары алсак, 1×1017см-3 допинг концентрациясында, акцептордун иондошуу ылдамдыгы бөлмө температурасында болгону 15% гана түзөт (адатта кремнийдин иондошуу ылдамдыгы болжол менен 100%). Жогорку активдештирүү ылдамдыгы жана азыраак кемчиликтер максатына жетүү үчүн, иондук имплантациядан кийин имплантациялоо учурунда пайда болгон аморфтук кемтиктерди кайра кристаллдаштыруу үчүн, имплантацияланган атомдор алмаштыруучу жерге кирип, активдештирүү процесси колдонулат. 5-сүрөттө. Азыркы учурда адамдардын күйүү процессинин механизмин түшүнүүсү дагы эле чектелүү. Контролдоо жана терендөө процессин терең түшүнүү келечекте ион имплантациясынын изилдөө багыттарынын бири болуп саналат.
5-сүрөт Кремний карбидинин иондук имплантациялоо аймагынын бетиндеги атомдук түзүлүштүн өзгөрүшүнүн схемалык схемасы иондук имплантацияны күйгүзүүгө чейин жана андан кийин, мында Vsiкремний бош орундарын билдирет, ВCкөмүртек бош орундарды билдирет, Ciкөмүртек толтуруучу атомдорду жана Si билдиретiкремний толтуруучу атомдорду билдирет
Ионду активдештирүү күйгүзүү жалпысынан меште күйдүрүү, тез күйдүрүү жана лазердик күйдүрүү кирет. SiC материалдарындагы Si атомдорунун сублимациясынан улам, күйүү температурасы жалпысынан 1800 ℃ ашпайт; күйдүрүү атмосферасы көбүнчө инерттүү газда же вакуумда жүргүзүлөт. Ар кандай иондор SiCде ар кандай кемтик борборлорун пайда кылат жана ар кандай күйгүзүү температурасын талап кылат. Көпчүлүк эксперименттик натыйжалардан, күйүү температурасы канчалык жогору болсо, активдештирүү ылдамдыгы ошончолук жогору болот (6-сүрөттө көрсөтүлгөндөй).
6-сүрөт СиСтеги азоттун же фосфордун имплантациясынын электрдик активдешүү ылдамдыгына күйдүрүү температурасынын таасири (бөлмө температурасында)
(Жалпы имплантация дозасы 1×1014см-2)
(Булагы: Кимото, Купер, кремний карбид технологиясынын негиздери: өсүү, мүнөздөмө, түзмөктөр жана колдонмолор)
SiC иондорун имплантациялоодон кийин кеңири колдонулган активдештирүү процесси Ar атмосферасында 1600 ℃ ~ 1700 ℃ температурада SiC бетинин кайра кристаллдашуусу жана кошулманы активдештирүү үчүн жүргүзүлөт, ошону менен кошулган аймактын өткөрүмдүүлүгү жакшырат; күйдүрүүдөн мурун, 7-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, Si десорбциясынан жана жер үстүндөгү атомдук миграциядан келип чыккан беттик деградацияны азайтуу үчүн беттик коргоо үчүн пластинанын бетине көмүртек пленкасынын катмарын каптоого болот; күйдүрүүдөн кийин, көмүртек пленкасы кычкылдануу же коррозия менен жок кылынышы мүмкүн.
7-сүрөт 1800 ℃ күйгүзүү температурасында көмүртек пленкасы менен корголгон же корголбогон 4H-SiC пластинкаларынын бетинин тегиздигин салыштыруу
(Булагы: Кимото, Купер, кремний карбид технологиясынын негиздери: өсүү, мүнөздөмө, түзмөктөр жана колдонмолор)
IV
SiC ионунун имплантациясынын жана активдештирүү процессинин таасири
Иондук имплантация жана андан кийинки активдештирүү күйгүзүү сөзсүз түрдө аппараттын иштешин төмөндөтүүчү кемчиликтерди жаратат: татаал чекит кемчиликтери, стектик каталар (8-сүрөттө көрсөтүлгөндөй), жаңы дислокациялар, тайыз же терең энергия деңгээлиндеги кемчиликтер, базалдык тегиздик дислокация илмектери жана учурдагы дислокациялардын кыймылы. Жогорку энергиялуу иондук бомбалоо процесси SiC пластинкасына стресс алып келгендиктен, жогорку температурадагы жана жогорку энергиялуу ионду имплантациялоо процесси пластинанын бузулушун жогорулатат. Бул көйгөйлөр да тез арада оптималдаштырылган жана SiC иондорун имплантациялоо жана күйдүрүү өндүрүш процессинде изилдениши керек болгон багыт болуп калды.
8-сүрөт. Кадимки 4H-SiC решеткаларынын түзүлүштөрү менен ар кандай стектилөө кемчиликтерин салыштыруунун схемалык диаграммасы
(Булак: Nicolὸ Piluso 4H-SiC кемчиликтери)
V.
Кремний карбидинин иондорун имплантациялоо процессин өркүндөтүү
(1) 9-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, кремний карбидинин эпитаксиалдык катмарынын бетине жогорку энергиялуу ион имплантациясынан келип чыккан имплантациянын бузулушунун даражасын азайтуу үчүн ион имплантациялоо аймагынын бетинде ичке оксид пленкасы сакталат. (a) .
(2) Ион имплантациялоочу жабдыктагы максаттуу дисктин сапатын жакшыртыңыз, ошентип пластинка жана максаттуу диск тыгызыраак туура келет, максаттуу дисктин пластинкага жылуулук өткөрүмдүүлүгү жакшыраак жана жабдуулар пластинанын артын жылытат бир калыпта, 9-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, кремний карбид пластинкаларына жогорку температурадагы жана жогорку энергиялуу иондук имплантациянын сапатын жакшыртуу.
(3) Температуранын көтөрүлүү ылдамдыгын жана температуранын бирдейлигин оптималдаштыруу жогорку температурадагы күйгүзүүчү жабдууларды иштетүүдө.
Сүрөт 9 Иондорду имплантациялоо процессин жакшыртуу ыкмалары
Посттун убактысы: 22-окт.2024