د سیلیکون کاربایډ وسیلې جوړولو په اړه شیان (دوهمه برخه)

د آیون امپلانټیشن یوه طریقه ده چې د سیمیکمډکټر موادو کې یو ټاکلی مقدار او ډول ډول ناپاکۍ اضافه کوي ترڅو د دوی بریښنایی ملکیتونه بدل کړي. د ناپاکۍ اندازه او ویش په دقیق ډول کنټرول کیدی شي.

د سیلیکون کاربایډ وسیلې جوړولو په اړه شیان (دوهمه برخه) (2)

برخه 1

ولې د ion implantation پروسه وکاروئ

د بریښنا سیمیکمډکټر وسیلو په جوړولو کې ، د P/N سیمه دودیز ډوپینګسیلیکون ویفرونهد خپریدو له لارې ترلاسه کیدی شي. په هرصورت، د ناپاکۍ اتومونو د خپریدو دوامسیلیکون کاربایډخورا ټیټ دی، نو دا غیر واقعیت لري چې د ډیفیوژن پروسې له لارې انتخابي ډوپینګ ترلاسه کړي، لکه څنګه چې په 1 شکل کې ښودل شوي. له بلې خوا، د ایون امپلانټیشن د تودوخې شرایط د خپریدو پروسې په پرتله ټیټ دي، او د ډوپینګ ډیر انعطاف وړ او دقیق ویش کولی شي. جوړ شي.

د سیلیکون کاربایډ وسیلې جوړولو په اړه شیان (دوهمه برخه) (3)

شکل 1 په سیلیکون کاربایډ موادو کې د خپریدو او آئن امپلانټیشن ډوپینګ ټیکنالوژیو پرتله کول

 

2 برخه

څنګه ترلاسه کولسیلیکون کاربایډد ion implantation

د سیلیکون کاربایډ پروسس تولید پروسې کې کارول شوي عادي لوړ انرژي ایون امپلانټیشن تجهیزات په عمده ډول د آیون سرچینه ، پلازما ، د تمویل اجزا ، تحلیلي مقناطیس ، آئن بیمونه ، سرعت ټیوبونه ، د پروسې چیمبرونه ، او سکینګ ډیسکونه لري ، لکه څنګه چې په 2 شکل کې ښودل شوي.

د سیلیکون کاربایډ وسیلې جوړولو په اړه شیان (دوهمه برخه) (4)

شکل 2 د سیلیکون کاربایډ د لوړ انرژی ایون امپلانټیشن تجهیزاتو سکیماتیک ډیاګرام

(سرچینه: "سیمیکنډکټر تولید ټیکنالوژي")

د SiC آئن امپلانټیشن معمولا په لوړه تودوخه کې ترسره کیږي، کوم چې کولی شي د کرسټال جالی ته زیان کم کړي چې د آیون بمبارۍ له امله رامینځته کیږي. لپاره4H-SiC ویفرونهد N-ډول ساحو تولید معمولا د نایتروجن او فاسفورس ایونونو په لګولو سره ترلاسه کیږي، او دP-ډولساحې معمولا د المونیم ایونونو او بورون ایونونو په لګولو سره ترلاسه کیږي.

جدول 1. د SiC وسیلې په تولید کې د انتخابي ډوپینګ بیلګه
(سرچینه: کیموټو، کوپر، د سیلیکون کاربایډ ټیکنالوژۍ اساسات: وده، ځانګړتیا، وسایل، او غوښتنلیکونه)

د سیلیکون کاربایډ وسیلې جوړولو په اړه شیان (دوهمه برخه) (5)

د سیلیکون کاربایډ وسیلې جوړولو په اړه شیان (دوهمه برخه) (7)

شکل 3 د څو مرحلې انرژی آیون امپلانټیشن او ویفر سطحه د ډوپینګ غلظت توزیع پرتله کول

(سرچینه: جی لولي، د آیون امپلانټیشن پیژندنه)

د آیون امپلانټیشن ساحه کې د یونیفورم ډوپینګ غلظت ترلاسه کولو لپاره ، انجینران معمولا د امپلانټیشن ساحې عمومي غلظت توزیع تنظیم کولو لپاره څو مرحلې ایون امپلانټیشن کاروي (لکه څنګه چې په 3 شکل کې ښودل شوي)؛ د تولید اصلي پروسې کې، د امپلانټ انرژی او د آیون امپلانټر د امپلانټیشن دوز تنظیم کولو سره، د آیون امپلانټیشن ساحې د ډوپینګ غلظت او د ډوپینګ ژوروالی کنټرول کیدی شي، لکه څنګه چې په 4 شکل کې ښودل شوي. (a) او (b)؛ د آیون امپلانټر د ویفر سطح باندې یونیفورم آیون امپلانټیشن د عملیاتو په جریان کې څو ځله د ویفر سطح سکین کولو سره ترسره کوي ، لکه څنګه چې په 4 شکل کې ښودل شوي. (c).

د سیلیکون کاربایډ وسیلې جوړولو په اړه شیان (دوهمه برخه) (6)

د سیلیکون کاربایډ وسیلې جوړولو په اړه شیان (دوهمه برخه) (8)

(c) د آیون امپلانټر د حرکت حرکت د ion implantation په جریان کې
شکل 4 د آیون امپلانټیشن پروسې په جریان کې ، د ناپاکۍ غلظت او ژوروالی د آیون امپلانټیشن انرژي او دوز تنظیم کولو سره کنټرول کیږي.

 

III

د سیلیکون کاربایډ آئن امپلانټیشن لپاره د فعال کولو انیل کولو پروسه

غلظت، د توزیع ساحه، د فعالیت کچه، په بدن کې نیمګړتیاوې او د آیون امپلانټیشن په سطحه د آیون امپلانټیشن پروسې اصلي پیرامیټرې دي. ډیری فاکتورونه شتون لري چې د دې پیرامیټونو پایلې اغیزه کوي ، پشمول د امپلانټیشن دوز ، انرژي ، د موادو کرسټال موقعیت ، د امپلانټیشن تودوخې ، د انیل کولو تودوخې ، د انیل کولو وخت ، چاپیریال او نور. د سیلیکون آئن امپلانټیشن ډوپینګ برعکس ، لاهم په بشپړ ډول ionize کول ستونزمن دي. د آیون امپلانټیشن ډوپینګ وروسته د سیلیکون کاربایډ ناپاکۍ. د مثال په توګه د 4H-SiC په بې طرفه سیمه کې د المونیم منلو ionization کچه په پام کې نیولو سره، د 1×1017cm-3 په ډوپینګ غلظت کې، د منلو وړ ionization کچه د خونې په حرارت کې یوازې 15٪ ده (معمولا د سیلیکون د ionization کچه نږدې ده. 100٪). د لوړ فعالیت نرخ او لږو نیمګړتیاو هدف ترلاسه کولو لپاره ، د لوړې تودوخې انیل کولو پروسه به د آیون امپلانټیشن وروسته وکارول شي ترڅو د امپلانټیشن په جریان کې رامینځته شوي امورفووس نیمګړتیاوې بیا تنظیم کړي ، ترڅو امپلان شوي اتومونه د بدیل ځای ته ننوځي او فعال شي ، لکه څنګه چې ښودل شوي. په 5 شکل کې. اوس مهال خلک د انیل کولو پروسې میکانیزم په اړه پوهه لري لاهم محدود دی. د انیل کولو پروسې کنټرول او ژوره پوهه په راتلونکي کې د آیون امپلانټیشن د څیړنې تمرکز دی.

د سیلیکون کاربایډ وسیلې جوړولو په اړه شیان (دوهمه برخه) (9)

شکل 5 د سیلیکون کاربایډ ایون امپلانټیشن ساحې په سطحه د ایون امپلانټیشن اینیل کولو دمخه او وروسته د اټومي ترتیب بدلون سکیمیټ ډیاګرام ، چیرې چې Vsiد سیلیکون خالي ځایونو استازیتوب کوي، VCد کاربن خالي ځایونو استازیتوب کوي، Ciد کاربن ډکولو اتومونو استازیتوب کوي، او Siiد سیلیکون ډکولو اتومونو استازیتوب کوي

د آیون فعال کولو اینیل کولو کې عموما د فرنس انیل کول ، ګړندي اینیلینګ او لیزر انیل کول شامل دي. په SiC موادو کې د Si اتومونو د تخریب له امله، د انیل کولو تودوخه عموما د 1800 ℃ څخه زیاته نه وي؛ د annealing اتموسفیر عموما په غیر فعال ګاز یا خلا کې ترسره کیږي. مختلف ایونونه په SiC کې د مختلف عیب مرکزونو لامل کیږي او مختلف انیل کولو تودوخې ته اړتیا لري. د ډیرو تجربوي پایلو څخه، دا نتیجه اخیستل کیدی شي چې د انیل کولو تودوخه لوړه وي، د فعالولو کچه لوړه وي (لکه څنګه چې په 6 شکل کې ښودل شوي).

د سیلیکون کاربایډ وسیلې جوړولو په اړه شیان (دوهمه برخه) (10)

شکل 6 په SiC کې د نایتروجن یا فاسفورس امپلانټیشن د بریښنایی فعالیت نرخ باندې د انیل کولو تودوخې اغیزه (د خونې په حرارت کې)
(د امپلانټیشن ټول دوز 1×1014cm-2)

(سرچینه: کیموټو، کوپر، د سیلیکون کاربایډ ټیکنالوژۍ اساسات: وده، ځانګړتیا، وسایل، او غوښتنلیکونه)

د SiC آئن امپلانټیشن وروسته د عام ډول کارول شوي فعال کولو انیل کولو پروسه په Ar اتموسفیر کې په 1600 ℃ ~ 1700 ℃ کې ترسره کیږي ترڅو د SiC سطح له سره کریسټال کړي او ډوپینټ فعال کړي ، په دې توګه د ډوپ شوي ساحې چالکتیا ښه کوي؛ د اینیل کولو دمخه، د کاربن فلم یو پرت د سطحی محافظت لپاره د ویفر سطح باندې پوښل کیدی شي ترڅو د سطحې تخریب کم کړي چې د Si desorption او د سطحې اټومي مهاجرت له امله رامینځته کیږي، لکه څنګه چې په 7 شکل کې ښودل شوي؛ د annealing وروسته، کاربن فلم د اکسیډریشن یا زنګ په واسطه لرې کیدی شي.

د سیلیکون کاربایډ وسیلې جوړولو په اړه شیان (دوهمه برخه) (11)

شکل 7 د 4H-SiC ویفرونو د سطحې خرابوالي پرتله کول د 1800 ℃ انیل کولو تودوخې لاندې د کاربن فلم محافظت سره یا پرته
(سرچینه: کیموټو، کوپر، د سیلیکون کاربایډ ټیکنالوژۍ اساسات: وده، ځانګړتیا، وسایل، او غوښتنلیکونه)

IV

د SiC آئن امپلانټیشن او د فعال کولو انیل کولو پروسې اغیزه

د آیون امپلانټیشن او وروسته د فعال کولو انیل کول به حتما هغه نیمګړتیاوې رامینځته کړي چې د وسیلې فعالیت کموي: پیچلي نقطې نیمګړتیاوې ، د سټکینګ نیمګړتیاوې (لکه څنګه چې په 8 شکل کې ښودل شوي) ، نوي تخریبونه ، د ټیټې یا ژورې انرژي کچې نیمګړتیاوې ، د بیسال الوتکې بې ځایه کیدو لوپونه او د موجوده بې ځایه کیدو حرکت. څرنګه چې د لوړې انرژی آئن بمبارۍ پروسه به د SiC ویفر ته فشار راوړي، د لوړې تودوخې او د لوړې انرژی آئن امپلانټیشن پروسه به د ویفر جنګی پاڼه زیاته کړي. دا ستونزې هم هغه سمت ګرځیدلی چې سمدستي اړتیا لري د SiC آئن امپلانټیشن او انیل کولو تولید پروسې کې مطلوب او مطالعه شي.

د سیلیکون کاربایډ وسیلې جوړولو په اړه شیان (دوهمه برخه) (12)

8 شکل د نورمال 4H-SiC جالیو ترتیب او مختلف سټکینګ نیمګړتیاو ترمینځ پرتله کولو سکیمیک ډیاګرام

(سرچینه: Nicolὸ Piluso 4H-SiC نیمګړتیاوې)

V.

د سیلیکون کاربایډ آئن امپلانټیشن پروسې ښه کول

(1) یو پتلی آکسایډ فلم د آیون امپلانټیشن ساحې په سطح کې ساتل کیږي ترڅو د سیلیکون کاربایډ اپیټیکسیل پرت سطحې ته د لوړې انرژي ایون امپلانټیشن له امله رامینځته شوي امپلانټیشن زیان کچه کم کړي ، لکه څنګه چې په 9 شکل کې ښودل شوي. (a) .

(2) د آیون امپلانټیشن تجهیزاتو کې د هدف ډیسک کیفیت ښه کړئ ، ترڅو ویفر او هدف ډیسک ډیر نږدې سره فټ شي ، ویفر ته د هدف ډیسک حرارتي چالکتیا غوره ده ، او تجهیزات د ویفر شاته تودوخه کوي. په یوشان ډول، د سیلیکون کاربایډ ویفرونو کې د لوړې تودوخې او لوړې انرژي آئن امپلانټیشن کیفیت ښه کول ، لکه څنګه چې ښودل شوي شکل 9. (ب).

(3) د لوړې تودوخې انیل کولو تجهیزاتو عملیاتو په جریان کې د تودوخې لوړیدو نرخ او د تودوخې یوشانوالی اصلاح کړئ.

د سیلیکون کاربایډ وسیلې جوړولو په اړه شیان (دوهمه برخه) (1)

شکل 9 د ion implantation پروسې د ښه کولو لپاره میتودونه


د پوسټ وخت: اکتوبر-22-2024