1. Enkonduko
Jonenplantado estas unu el la ĉefaj procezoj en integracirkvitoproduktado. Ĝi rilatas al la procezo de akcelo de jonradio al certa energio (ĝenerale en la intervalo de keV al MeV) kaj tiam injekti ĝin en la surfacon de solida materialo por ŝanĝi la fizikajn trajtojn de la surfaco de la materialo. En la procezo de integra cirkvito, la solida materialo estas kutime silicio, kaj la enplantitaj malpuraj jonoj estas kutime boro jonoj, fosforaj jonoj, arsenikaj jonoj, indiaj jonoj, germaniojonoj, ktp. La enplantitaj jonoj povas ŝanĝi la konduktivecon de la surfaco de la solida. materialo aŭ formi PN-krucvojon. Kiam la trajtograndeco de integraj cirkvitoj estis reduktita al la sub-mikrona epoko, la jonenplantadprocezo estis vaste uzita.
En la procezo de fabrikado de integra cirkvito, jon-enplantado estas kutime uzata por profundaj entombigitaj tavoloj, inversaj dopitaj putoj, sojla tensio-alĝustigo, fonto kaj drenil-etendaĵo-enplantado, fonto kaj drenil-enplantado, polisilicia pordegodopado, formado de PN-krucvojoj kaj rezistiloj/kondensiloj, ktp. En la procezo de preparado de siliciaj substrataj materialoj sur izoliloj, la entombigita oksida tavolo estas ĉefe formita per altkoncentriĝinta oksigena jono enplantado, aŭ inteligenta tranĉado estas atingita per altkoncentrigita hidrogena jona enplantado.
Jon-enplantado estas farita per jon-enplantilo, kaj ĝiaj plej gravaj procezparametroj estas dozo kaj energio: la dozo determinas la finan koncentriĝon, kaj la energio determinas la intervalon (t.e., profundo) de la jonoj. Laŭ malsamaj postuloj de dezajno de aparato, la enplantadkondiĉoj estas dividitaj en alt-dozon alt-energio, mez-dozo mez-energio, mez-dozo malalt-energio, aŭ alta dozo malalt-energio. Por akiri la idealan enplantan efikon, malsamaj enplantiloj devas esti ekipitaj por malsamaj procezaj postuloj.
Post jon-enplantado, estas ĝenerale necese sperti alt-temperaturan kalsonprocezon por ripari la kraddamaĝon kaŭzitan de jon-enplantado kaj aktivigi malpurajn jonojn. En tradiciaj integracirkvitaj procezoj, kvankam la kalcia temperaturo havas grandan influon sur dopado, la temperaturo de la jonenplantadprocezo mem ne estas grava. Ĉe teknologiaj nodoj sub 14nm, certaj jon-enplantadprocezoj devas esti faritaj en malaltaj aŭ altaj temperaturaj medioj por ŝanĝi la efikojn de krada damaĝo, ktp.
2. procezo de enplantado de jonoj
2.1 Bazaj Principoj
Jonenplantado estas dopa procezo evoluigita en la 1960-aj jaroj kiu estas pli bona ol tradiciaj difuzteknikoj en la plej multaj aspektoj.
La ĉefdiferencoj inter jonenplantaddopado kaj tradicia difuzdopado estas kiel sekvas:
(1) La distribuado de malpura koncentriĝo en la dopita regiono estas malsama. La pinta malpureckoncentriĝo de jonenplantado situas ene de la kristalo, dum la pinta malpureckoncentriĝo de difuzo situas sur la surfaco de la kristalo.
(2) Jon-enplantado estas procezo efektivigita ĉe ĉambra temperaturo aŭ eĉ malalta temperaturo, kaj la produktada tempo estas mallonga. Difuzdopado postulas pli longan alt-temperaturan traktadon.
(3) Jon-enplantado permesas pli flekseblan kaj precizan elekton de enplantitaj elementoj.
(4) Ĉar malpuraĵoj estas tuŝitaj de termika difuzo, la ondoformo formita per jona enplantado en la kristalo estas pli bona ol la ondoformo formita per difuzo en la kristalo.
(5) Jon-enplantado kutime nur uzas fotoreziston kiel la maskomaterialon, sed difuza dopado postulas la kreskon aŭ deponon de filmo de certa dikeco kiel masko.
(6) Jon-enplantado esence anstataŭigis disvastigon kaj fariĝis la ĉefa dopa procezo en la fabrikado de integraj cirkvitoj hodiaŭ.
Kiam okazaĵa jonradio kun certa energio bombas solidan celon (kutime oblato), la jonoj kaj la atomoj sur la celsurfaco suferos diversajn interagojn, kaj transdonos energion al la celatomoj laŭ certa maniero eksciti aŭ jonigi. ilin. La jonoj ankaŭ povas perdi certan kvanton de energio tra movokvantotransigo, kaj finfine esti disigitaj per la celatomoj aŭ halti en la celmaterialo. Se la injektitaj jonoj estas pli pezaj, la plej multaj el la jonoj estos injektitaj en la solidan celon. Male, se la injektitaj jonoj estas pli malpezaj, multaj el la injektitaj jonoj resaltos de la celsurfaco. Esence, ĉi tiuj alt-energiaj jonoj injektitaj en la celon kolizias kun la kradaj atomoj kaj elektronoj en la solida celo al diversaj gradoj. Inter ili, la kolizio inter jonoj kaj solidaj celatomoj povas esti rigardita kiel elasta kolizio ĉar ili estas proksimaj en maso.
2.2 Ĉefaj parametroj de jonenplantado
Jon-enplantado estas fleksebla procezo, kiu devas plenumi striktajn pecetdezajnon kaj produktadpostulojn. Gravaj parametroj de jon-enplantado estas: dozo, intervalo.
Dozo (D) rilatas al la nombro da jonoj injektitaj je unuopa areo de la silicioblatsurfaco, en atomoj je kvadrata centimetro (aŭ jonoj je kvadrata centimetro). D povas esti kalkulita per la sekva formulo:
Kie D estas la enplantaddozo (nombro de jonoj/unuareo); t estas la tempo de enplantado; I estas la trabfluo; q estas la ŝargo portata de la jono (unuopa ŝargo estas 1,6×1019C[1]); kaj S estas la enplantadareo.
Unu el la ĉefaj kialoj kial jon-enplantado fariĝis grava teknologio en silicia oblaĵfabrikado estas ke ĝi povas plurfoje enplanti la saman dozon da malpuraĵoj en siliciajn oblatojn. La enplantisto atingas ĉi tiun celon helpe de la pozitiva ŝarĝo de la jonoj. Kiam la pozitivaj malpuraj jonoj formas jonfaskon, ĝia flukvanto estas nomita la jonradia kurento, kiu estas mezurita en mA. La gamo de mezaj kaj malaltaj fluoj estas 0,1 ĝis 10 mA, kaj la gamo de altaj fluoj estas 10 ĝis 25 mA.
La grandeco de la jonradia fluo estas ŝlosila variablo en difinado de la dozo. Se la fluo pliiĝas, la nombro da malpuraj atomoj enplantitaj je unuotempo ankaŭ pliiĝas. Alta fluo estas favora al pliigado de silicia oblata rendimento (injektante pli da jonoj per unuoproduktadtempo), sed ĝi ankaŭ kaŭzas unuformecproblemojn.
3. ekipaĵo de enplantado de jonoj
3.1 Baza Strukturo
Jon-enplantada ekipaĵo inkluzivas 7 bazajn modulojn:
① jona fonto kaj absorbilo;
② maso analizilo (te analiza magneto);
③ akcelilo tubo;
④ skananta disko;
⑤ elektrostatika neŭtraliga sistemo;
⑥ procezo ĉambro;
⑦ sistemo de kontrolo de dozo.
All moduloj estas en vakua medio establita de la vakua sistemo. La baza struktura diagramo de la jonenplantilo estas montrita en la figuro malsupre.
(1)Jonfonto:
Kutime en la sama malplena ĉambro kiel la suĉa elektrodo. La malpuraĵoj atendantaj esti injektitaj devas ekzisti en jona stato por esti kontrolitaj kaj akcelitaj per la elektra kampo. La plej ofte uzataj B+, P+, As+, ktp estas akiritaj per jonigado de atomoj aŭ molekuloj.
La malpuraĵfontoj uzitaj estas BF3, PH3 kaj AsH3, ktp., kaj iliaj strukturoj estas montritaj en la figuro malsupre. La elektronoj liberigitaj de la filamento kolizias kun gasatomoj por produkti jonojn. Elektronoj estas kutime generitaj per varma volframfilamentfonto. Ekzemple, la jonfonto de Berners, la katoda filamento estas instalita en arkĉambro kun gasenirejo. La interna muro de la arkkamero estas la anodo.
Kiam la gasfonto estas enkondukita, granda kurento pasas tra la filamento, kaj tensio de 100 V estas aplikata inter la pozitivaj kaj negativaj elektrodoj, kiuj generos alt-energiajn elektronojn ĉirkaŭ la filamento. Pozitivaj jonoj estas generitaj post kiam la alt-energiaj elektronoj kolizias kun la fontogasmolekuloj.
La ekstera magneto aplikas magnetan kampon paralela al la filamento por pliigi jonigon kaj stabiligi la plasmon. En la arkĉambro, ĉe la alia fino relative al la filamento, ekzistas negative ŝargita reflektoro kiu reflektas la elektronojn reen por plibonigi la generacion kaj efikecon de elektronoj.
(2)Sorbado:
Ĝi kutimas kolekti pozitivajn jonojn generitajn en la arkkamero de la jonfonto kaj formi ilin en jonradion. Ĉar la arkkamero estas la anodo kaj la katodo estas negative premita sur la suĉa elektrodo, la elektra kampo generita kontrolas la pozitivajn jonojn, igante ilin moviĝi direkte al la suĉa elektrodo kaj esti eltiritaj de la jonfendeto, kiel montrite en la figuro malsupre. . Ju pli granda la elektra kampoforto, des pli granda la kineta energio la jonoj akiras post akcelo. Ekzistas ankaŭ subprema tensio sur la suĉa elektrodo por malhelpi interferon de elektronoj en la plasmo. En la sama tempo, la subprema elektrodo povas formi jonojn en jonradion kaj enfokusigi ilin en paralelan jonradian fluon tiel ke ĝi pasas tra la enplantilo.
(3)Amasanalizilo:
Povas ekzisti multaj specoj de jonoj generitaj de la jonfonto. Sub la akcelo de la anoda tensio, la jonoj moviĝas kun alta rapideco. Malsamaj jonoj havas malsamajn atommasunuojn kaj malsamajn mas-al-ŝarĝajn rilatumojn.
(4)Tubo de akcelilo:
Por akiri pli altan rapidecon, pli alta energio estas bezonata. Aldone al la elektra kampo disponigita per la anodo kaj masanalizilo, elektra kampo disponigita en la akceltubo ankaŭ estas postulata por akcelado. La akceliltubo konsistas el serio de elektrodoj izolitaj per dielektro, kaj la negativa tensio sur la elektrodoj pliiĝas en sinsekvo tra la seriokonekto. Ju pli alta la totala tensio, des pli granda estas la rapido akirita de la jonoj, tio estas, des pli granda estas la energio portita. Alta energio povas permesi al malpurecjonoj esti injektitaj profunde en la silicioblaton por formi profundan krucvojon, dum malalta energio povas esti uzita por fari malprofundan krucvojon.
(5)Skananta disko
La fokusita jonradio estas kutime tre malgranda en diametro. La radio-punktodiametro de meza traba nuna enplantilo estas proksimume 1 cm, kaj tiu de granda traba nuna enplantilo estas proksimume 3 cm. La tuta silicioblato devas esti kovrita per skanado. La ripeteblo de la dozo-enplantado estas determinita per skanado. Kutime, ekzistas kvar specoj de enplantilaj skanaj sistemoj:
① elektrostatika skanado;
② mekanika skanado;
③ hibrida skanado;
④ paralela skanado.
(6)Neŭtraliga sistemo de senmova elektro:
Dum la enplantadprocezo, la jonradio trafas la silicioblaton kaj igas ŝargon akumuliĝi sur la masksurfaco. La rezulta ŝargo-amasiĝo ŝanĝas la ŝargekvilibron en la jonradio, igante la radiopunkton pli granda kaj la dozdistribuo neegala. Ĝi eĉ povas trarompi la surfacan oksidan tavolon kaj kaŭzi aparaton fiaskon. Nun, la silicia oblato kaj jona fasko estas kutime metitaj en stabilan alt-densecan plasman medion nomatan plasmo-elektrona duŝsistemo, kiu povas kontroli la ŝargon de la silicia oblato. Tiu metodo eltiras elektronojn de la plasmo (kutime argono aŭ ksenono) en arkkamero situanta en la jona radiopado kaj proksime de la silicioblato. La plasmo estas filtrita kaj nur sekundaraj elektronoj povas atingi la surfacon de la silicioblato por neŭtraligi la pozitivan ŝargon.
(7)Proceza kavo:
La injekto de jonradioj en silicioblatojn okazas en la procezkamero. La procezkamero estas grava parto de la enplantisto, inkluzive de skansistemo, fina stacidomo kun vakua seruro por ŝarĝado kaj malŝarĝo de siliciaj oblatoj, silicia oblattransiga sistemo, kaj komputila kontrolsistemo. Krome, ekzistas iuj aparatoj por monitori dozon kaj kontroli kanalefikojn. Se mekanika skanado estas uzata, la fina stacidomo estos relative granda. La vakuo de la procezkamero estas pumpita al la malsupra premo postulita per la procezo per plurstadia mekanika pumpilo, turbomolekula pumpilo, kaj kondensadpumpilo, kiu estas ĝenerale proksimume 1×10-6Torr aŭ malpli.
(8)Sistemo de kontrolo de dozo:
Realtempa dozomonitorado en jonenplantilo estas plenumita per mezurado de la jonradio atingante la silicioblaton. La jonradia kurento estas mezurita per sensilo nomita Faraday-taso. En simpla Faraday-sistemo, ekzistas aktuala sensilo en la jona radiopado kiu mezuras la fluon. Tamen, tio prezentas problemon, ĉar la jonradio reagas kun la sensilo kaj produktas sekundarajn elektronojn kiuj rezultigos erarajn aktualajn valorojn. Faraday-sistemo povas subpremi sekundarajn elektronojn uzante elektrajn aŭ magnetajn kampojn por akiri veran radion-kurentan legadon. La kurento mezurita per la Faraday-sistemo estas provizita en elektronikan dozregilon, kiu funkcias kiel nuna akumulilo (kiu kontinue akumulas la mezuran radiofluon). La regilo estas uzata por rilatigi la totalan fluon al la responda enplantada tempo kaj kalkuli la tempon necesan por certa dozo.
3.2 Riparo de damaĝoj
Jonenplantado frapos atomojn el la kradstrukturo kaj difektos la silician oblatan kradon. Se la enplantita dozo estas granda, la enplantita tavolo fariĝos amorfa. Krome, la enplantitaj jonoj esence ne okupas la kradpunktojn de silicio, sed restas en la kradaj interspacpozicioj. Tiuj intersticaj malpuraĵoj povas nur esti aktivigitaj post alt-temperatura kalcia procezo.
Kolektado povas varmigi la enplantitan silicioblaton por ripari kraddifektojn; ĝi ankaŭ povas movi malpurajn atomojn al la kradaj punktoj kaj aktivigi ilin. La temperaturo necesa por ripari kraddifektojn estas proksimume 500 °C, kaj la temperaturo necesa por aktivigi malpurajn atomojn estas proksimume 950 °C. La aktivigo de malpuraĵoj rilatas al tempo kaj temperaturo: ju pli longa estas la tempo kaj ju pli alta la temperaturo, des pli plene la malpuraĵoj estas aktivigitaj. Ekzistas du bazaj metodoj por kroĉi silicioblatojn:
① alt-temperatura forno recocido;
② rapida termika recocido (RTA).
Alttemperatura forno kalciado: Alt-temperatura forna kalzigado estas tradicia kalcia metodo, kiu uzas alttemperaturan fornon por varmigi la silician oblaton al 800-1000℃ kaj konservi ĝin dum 30 minutoj. Je ĉi tiu temperaturo, la siliciaj atomoj moviĝas reen al la kradopozicio, kaj malpuraj atomoj ankaŭ povas anstataŭigi la siliciajn atomojn kaj eniri la kradon. Tamen, varmega traktado je tia temperaturo kaj tempo kondukos al disvastigo de malpuraĵoj, kio estas io, kion la moderna IC-fabrika industrio ne volas vidi.
Rapid Thermal Annealing: Rapida termika reculado (RTA) traktas siliciajn oblatojn kun ekstreme rapida temperaturaltiĝo kaj mallonga tempodaŭro ĉe la celtemperaturo (kutime 1000 °C). Kolcigado de enplantitaj silicioblatoj estas kutime farita en rapida termika procesoro kun Ar aŭ N2. La rapida procezo de pliiĝo de temperaturo kaj mallonga daŭro povas optimumigi la riparadon de kradaj difektoj, aktivigo de malpuraĵoj kaj malhelpo de malpura disvastigo. RTA ankaŭ povas redukti paseman plifortigitan disvastigon kaj estas la plej bona maniero kontroli krucvojprofundon en malprofundaj krucenplantaĵoj.
———————————————————————————————————————————————————— ————————————-
Semicera povas provizigrafitaj partoj, mola/rigida felto, silicio-karburaj partoj, CVD-siliciokarburaj partoj, kajSiC/TaC kovritaj partojkun en 30 tagoj.
Se vi interesiĝas pri la supraj duonkonduktaĵoj,bonvolu ne hezitu kontakti nin unuafoje.
Tel: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Afiŝtempo: Aŭg-31-2024