Implantul ionic și procesul de difuzie

Implantarea ionică este o metodă de dopaje a semiconductorilor și unul dintre procesele principale în fabricarea semiconductorilor.

De ce dopaj?

Siliciul pur/siliciul intrinsec nu are purtători liberi (electroni sau găuri) în interior și are o conductivitate slabă. În tehnologia semiconductoarelor, dopajul constă în adăugarea intenționată a unei cantități foarte mici de atomi de impurități la siliciul intrinseci pentru a modifica proprietățile electrice ale siliciului, făcându-l mai conductiv și astfel capabil să fie utilizat pentru fabricarea diferitelor dispozitive semiconductoare. Dopajul poate fi de tip n sau de tip p. dopaje de tip n: realizat prin doparea elementelor pentavalente (cum ar fi fosfor, arsen etc.) în siliciu; Dopaj de tip p: obținut prin doparea elementelor trivalente (cum ar fi bor, aluminiu etc.) în siliciu. Metodele de dopaj includ de obicei difuzia termică și implantarea ionică.

Metoda difuziei termice

Difuzia termică este de a migra elementele impurităților în siliciu prin încălzire. Migrarea acestei substanțe este cauzată de gazul impur de mare concentrație către substratul de siliciu cu concentrație scăzută, iar modul său de migrare este determinat de diferența de concentrație, temperatură și coeficientul de difuzie. Principiul său de dopaj este că, la temperatură ridicată, atomii din placheta de siliciu și atomii din sursa de dopaj vor obține suficientă energie pentru a se deplasa. Atomii sursei de dopaj sunt mai întâi adsorbiți pe suprafața plachetei de siliciu, iar apoi acești atomi se dizolvă în stratul de suprafață al plachetei de siliciu. La temperaturi ridicate, atomii dopanți difuzează spre interior prin golurile rețelei ale plachetei de siliciu sau înlocuiesc pozițiile atomilor de siliciu. În cele din urmă, atomii dopanți ating un anumit echilibru de distribuție în interiorul plăcii. Metoda difuziei termice are costuri reduse si procese mature. Cu toate acestea, are și unele limitări, cum ar fi controlul adâncimii și concentrației de dopaj nu este la fel de precis ca implantarea ionică, iar procesul de temperatură ridicată poate introduce deteriorarea rețelei etc.

Implantarea ionică:

Se referă la ionizarea elementelor de dopaj și formarea unui fascicul de ioni, care este accelerat la o anumită energie (nivel keV ~ MeV) prin tensiune înaltă pentru a se ciocni cu substratul de siliciu. Ionii dopanți sunt implantați fizic în siliciu pentru a modifica proprietățile fizice ale zonei dopate a materialului.

Avantajele implantării ionice:

Este un proces la temperatură scăzută, cantitatea de implantare/cantitatea de dopaj poate fi monitorizată, iar conținutul de impurități poate fi controlat cu precizie; adâncimea de implantare a impurităților poate fi controlată cu precizie; uniformitatea impurităților este bună; pe lângă masca dură, fotorezistul poate fi folosit și ca mască; nu este limitată de compatibilitate (dizolvarea atomilor de impurități din cristalele de siliciu din cauza dopajului de difuzie termică este limitată de concentrația maximă și există o limită de dizolvare echilibrată, în timp ce implantarea ionică este un proces fizic de neechilibru. Atomii de impurități sunt injectați în cristale de siliciu cu energie mare, care poate depăși limita naturală de dizolvare a impurităților din cristalele de siliciu.

Principiul implantării ionice:

În primul rând, atomii de gaz impur sunt loviți de electroni din sursa de ioni pentru a genera ioni. Ionii ionizați sunt extrași de componenta de aspirație pentru a forma un fascicul de ioni. După analiza magnetică, ionii cu diferite rapoarte masă-sarcină sunt deviați (deoarece fasciculul de ioni format în față conține nu numai fasciculul de ioni al impurității țintă, ci și fasciculul de ioni al altor elemente materiale, care trebuie filtrate afară), iar fasciculul ionic al elementului de impuritate pură care îndeplinește cerințele este separat, apoi este accelerat de înaltă tensiune, energia este crescută și este focalizată și scanată electronic și, în cele din urmă, lovită în poziția țintă pentru a realiza implantarea.

Impuritățile implantate de ioni sunt inactive din punct de vedere electric fără tratament, astfel încât, după implantarea ionilor, ele sunt în general supuse recoacerii la temperatură înaltă pentru a activa ionii de impurități, iar temperatura ridicată poate repara daunele rețelei cauzate de implantarea ionilor.

Semicorex oferă calitate înaltăPiese SiCîn procesul de implant și difuzie ionică. Dacă aveți întrebări sau aveți nevoie de detalii suplimentare, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați.

Numărul de telefon de contact +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com