1. Folasaga
Ion implantation o se tasi lea o faʻagasologa autu i le gaosiga faʻatasi. E faasino i le faagasologa o le faatelevaveina o le ion beam i se malosiaga faapitoa (e masani lava i le tele o le keV i le MeV) ona tui lea i luga o se mea mautu e suia ai mea faaletino o le mea. I le faagasologa o le matagaluega tuufaatasia, o le mea mautu e masani lava silicon, ma le totoina o le eleelea ions e masani lava boron ions, ions phosphorus, arsenic ions, indium ions, germanium ions, ma isi. O ions totōina e mafai ona suia le conductivity o luga o le malo. meafaitino poʻo le faia o se PN junction. Ina ua faʻaititia le tele o vaega o fesoʻotaʻiga tuʻufaʻatasia i le sub-micron era, o le faʻaogaina o le ion implantation na faʻaaogaina lautele.
I totonu o le faagasologa o gaosiga o le gaosiga, e masani ona faʻaaogaina le faʻapipiʻiina o le ion mo le tanumia loloto, toe faʻafoʻi vaieli, fetuutuunaiga voltage paepae, faʻapipiʻi faʻalauteleina o puna ma alavai, faʻapipiʻi puna ma alavai, polysilicon gate doping, fausia PN junctions ma resistors / capacitors, ma isi. I le faagasologa o le saunia o mea e fai ai le silicon substrate i luga o insulators, o le oxide layer o loʻo tanumia e masani lava ona fausia e le maualuga o le okesene okesene. implantation, po o le tipiina atamai e ausia e le maualuga-concentration hydrogen ion implantation.
O le fa'apipi'iina o le ion e fa'atinoina e le fa'aputuina o le ion, ma o lona fa'agasologa sili ona taua o le fua ma le malosi: o le fua e fuafua ai le fa'atonuga mulimuli, ma o le malosi e fuafua ai le tele (ie, loloto) o ion. E tusa ai ma manaoga eseese o le mamanu o masini, o tulaga faʻapipiʻi e vaevaeina i le maualuga-maualuga maualuga-malosi, medium-dose medium-energy, medium-dose low-energy, poʻo le maualuga-dose low-energy. Ina ia maua le aafiaga lelei implantation, e tatau ona faʻapipiʻiina faʻapipiʻi eseese mo manaʻoga faʻagasologa eseese.
A maeʻa le faʻapipiʻiina o le ion, e masani lava ona manaʻomia le faia o se faʻagasologa o le vevela maualuga e toe faʻaleleia ai le faʻaleagaina o le lattice e mafua mai i le faʻapipiʻiina o ion ma faʻagaoioia ions le mama. I faʻagasologa faʻasalalauga tuʻufaʻatasia masani, e ui lava o le vevela faʻafefete e iai se aafiaga tele i le doping, o le vevela o le faʻaogaina o le ion implantation e le taua. I nodes tekonolosi i lalo ifo o le 14nm, e manaʻomia ona faia ni faʻagasologa faʻapipiʻiina o ion i le maualalo poʻo le maualuga o le vevela siosiomaga e suia ai aʻafiaga o faʻaleagaina lattice, ma isi.
2. fa'agasologa o le fa'atupuina o ion
2.1 Mataupu Faavae Autu
O le fa'apipi'iina o le Ion o se faiga fa'atosina na atia'e i le 1960s e sili atu nai lo faiga fa'asalalau masani i le tele o itu.
O le eseesega tele i le va o ion implantation doping ma masani faʻasalalau doping e faʻapea:
(1) O le tufatufaina atu o le faʻaogaina o le le mama i le itulagi doped e ese. O le maualuga o le faʻaogaina o le ion implantation o loʻo i totonu o le tioata, aʻo le maualuga o le faʻaogaina o le faʻasalalauga o loʻo i luga o le tioata.
(2) Ion implantation o se faʻagasologa o loʻo faia i le vevela o le potu poʻo le maualalo o le vevela, ma e puupuu le taimi o gaosiga. E mana'omia e le fa'asa'oina o le doping se togafitiga umi atu ile vevela.
(3) Ion implantation e mafai ai ona sili atu ona fetuutuunai ma saʻo filifiliga o elemene faʻapipiʻi.
(4) Talu ai ona o mea leaga e aʻafia i le faʻafefeteina o le vevela, o le galu na faia e le ion implantation i totonu o le tioata e sili atu nai lo le galu na faia e ala i le faʻasalalau i totonu o le tioata.
(5) Ion implantation e masani lava na'o le fa'aaogaina o le photoresist e fai ma mea ufimata, ae o le fa'asalaina doping e mana'omia ai le tuputupu a'e po'o le tu'uina o se ata o se mafiafia patino e pei o se matapulepule.
(6) O le fa'apipi'iina o le ion ua matua suia ai le fa'asalalauina ma avea ma fa'agasolo autu o le doping i le gaosiga o feso'ota'iga tu'ufa'atasi i aso nei.
Pe a faʻalavelave faʻalavelave faʻalavelave faʻatasi ma se malosi faʻapitoa e osofaʻia se taulaʻi mautu (e masani lava o se wafer), o ions ma atoms i luga o le faʻailoga o le a feagai ma ni fegalegaleaiga eseese, ma faʻafeiloaʻi le malosi i atoms taulaʻi i se auala patino e faʻaosofia ai pe faʻafefe. latou. O ion e mafai foi ona leiloa se aofaiga o le malosi e ala i le fesiitaiga o le malosi, ma mulimuli ane faʻasalalauina e atoms taulaʻi pe taofi i totonu o mea faʻatatau. Afai e sili atu le mamafa o ion ua tui, o le tele o ion o le a tui i totonu o le mea mautu. I se isi itu, afai e mama le ion ua tui, o le tele o ion ua tui o le a fiti mai luga o le pito i luga. O le mea moni, o nei ion maualuga-malosi e tui i totonu o le taulaiga o le a fetaui ma le lattice atoms ma electrons i totonu o le sini mautu i tulaga eseese. Faatasi ai ma i latou, o le fetoaiga i le va o ions ma atoms taulaʻi mautu e mafai ona manatu o se fetoʻai elastic ona e latalata i le tele.
2.2 Fa'ailoga autu o le fa'apipi'iina o ion
Ion implantation o se faiga fetuutuunai lea e tatau ona ausia maoti mamanu chip ma gaosiga manaoga. O vaega taua o le fa'apipi'iina o ion o le: fua, fa'asologa.
Fuafua (D) e fa'atatau i le aofa'i o ion ua tui i le iunite o le fa'aele'ele o le silicon wafer surface, i atoms ile sikuea senitimita (po'o ions ile sikuea senitimita). D e mafai ona fa'atatau ile fua fa'atatau lea:
O le D o le fua o le totoina (numera o ion/unit area); t o le taimi e totō ai; O a'u o le ave o le ave; q o le tau o lo'o tauaveina e le ion (o le tau e tasi e 1.6×1019C[1]); ma le S o le vaega e totō ai.
O se tasi o mafuaʻaga autu ua avea ai le faʻapipiʻiina o le ion ma tekinolosi taua i le gaosiga o faʻamaʻi silikoni ona e mafai ona faʻapipiʻi faʻatasi le fua tutusa o mea leaga i totonu o faʻamaʻi silicon. E ausia e le implanter lenei sini ma le fesoasoani a le tau lelei o ion. Pe a fausia e le ion le mama lelei se ion beam, o lona tafega e taʻua o le ion beam current, lea e fuaina i le mA. Ole laina ole vaeluagalemu ma le maualalo ole 0.1 i le 10 mA, ma le maualuga ole maualuga ole 10 i le 25 mA.
O le tele o le ion beam i le taimi nei o se fesuiaiga autu i le faʻamalamalamaina o le fua. Afai e fa'atupula'ia le taimi nei, e fa'atuputeleina fo'i le aofa'i o atomi le mama o lo'o fa'atūina i taimi ta'itasi. O le maualuga o le taimi nei e fa'atupuina le fa'atuputeleina o fua fa'asolo o le silikoni (tuiina le tele o ion i le taimi o le gaosiga), ae e mafua ai fo'i fa'afitauli tutusa.
3. meafaigaluega fa'apipi'i ion
3.1 Fa'avae Fa'avae
Ion implantation meafaigaluega e aofia ai 7 modules faavae:
① puna ion ma absorber;
② su'esu'e tele (ie maneta su'esu'e);
③ faagaau fa'avave;
④ su'ega tisiki;
⑤ faiga neutralization electrostatic;
⑥ potu faagasologa;
⑦ faiga fa'atonuga.
All modules o loʻo i totonu o se siosiomaga gaogao faʻavaeina e le masini masini. O le ata faavae o le ion implanter o loʻo faʻaalia i le ata o loʻo i lalo.
(1)Punavai ion:
E masani lava i totonu o le potu gaogao tutusa e pei o le suction electrode. O mea leaga o loʻo faʻatali e tui e tatau ona i ai i totonu o se ion state ina ia mafai ona pulea ma faʻavaveina e le eletise eletise. O le sili ona faʻaaogaina B +, P +, As +, ma isi mea e maua mai i le ionizing atoms poʻo molecules.
O puna le mama o loʻo faʻaaogaina o le BF3, PH3 ma le AsH3, ma isi, ma o latou fausaga o loʻo faʻaalia i le ata o loʻo i lalo. E feto'ai le eletoni na tu'u mai e le filament ma atoma kasa e maua ai ions. Electrons e masani ona gaosia e se puna filament tungsten vevela. Mo se faʻataʻitaʻiga, o le Berners ion source, o le filament cathode ua faʻapipiʻiina i totonu o se potu arc ma se kesi kesi. O le puipui i totonu o le potu arc o le anode.
Pe a faʻafeiloaʻi le puna kesi, o loʻo alu atu le tele o le taimi nei i le filament, ma o le voltage o le 100 V o loʻo faʻaaogaina i le va o le lelei ma le le lelei electrodes, lea o le a faʻatupuina ai eletise maualuga-malosi faataamilo i le filament. O ion lelei e fa'atupuina pe a feto'ai le eletise malosi ma le kasa puna.
O le maneta fafo e faʻaaogaina se maneta e tutusa ma le filament e faʻateleina ai le ionization ma faʻamautu le plasma. I totonu o le potu arc, i le isi pito e faatatau i le filament, o loʻo i ai se faʻafouga leaga e faʻaalia ai le eletise i tua e faʻaleleia ai le gaosiga ma le lelei o le eletise.
(2)Fa'asusu:
E faʻaaogaina e aoina ai ion lelei e gaosia i totonu o le potu arc o le puna o le ion ma faʻapipiʻiina i latou i se faʻailoga ion. Talu ai ona o le potu arc o le anode ma o le cathode e le lelei le mamafa i luga o le suction electrode, o le eletise eletise na gaosia e pulea ai ion lelei, ma mafua ai ona latou agai atu i le suction electrode ma toso ese mai le ion slit, e pei ona faaalia i le ata i lalo. . O le tele o le malosi o le eletise, o le tele o le malosi o le kinetic e maua e ion pe a uma le saoasaoa. O loʻo i ai foʻi se faʻalavelave faʻafefe i luga o le eletise suction e taofia ai le faʻalavelave mai eletise i le plasma. I le taimi lava e tasi, e mafai e le electrode taofiofia ona fausia ni ion i totonu o se ion beam ma taulaʻi i latou i totonu o se vaitafe ion beam tutusa ina ia ui atu i le implanter.
(3)Mass analyzer:
Atonu e tele ituaiga o ion e maua mai i le puna ion. I lalo o le faʻavavevave o le anode voltage, o loʻo gaoioi ion i se saoasaoa maualuga. O ion eseese e eseese iunite masini atomika ma eseese fua faatatau o le tele-to-charge.
(4)Fa'apa'u fa'avave:
Ina ia maua le saoasaoa maualuga, e manaʻomia le malosi maualuga. I le faʻaopoopoga i le eletise eletise na tuʻuina atu e le anode ma le mass analyzer, e manaʻomia foʻi se eletise eletise o loʻo tuʻuina atu i totonu o le paipa faʻavavevave mo le saoasaoa. O le accelerator tube e aofia ai se faasologa o electrodes vavaeeseina e se dielectric, ma le le lelei voltage i luga o electrodes faateleina i le faasologa e ala i le sootaga faasologa. O le maualuga o le voluma atoa, o le tele foi lea o le saoasaoa e maua mai i ion, o lona uiga, o le tele o le malosi o loʻo tauaveina. O le malosi maualuga e mafai ona fa'ataga ai iona le mama e tui loloto i totonu o le silicon wafer e fausia ai se feso'ota'iga loloto, a'o le malosi maualalo e mafai ona fa'aoga e fai ai se so'oga papa'u.
(5)Va'aiga tisiki
E masani lava ona la'ititi tele le lautele o le ave fa'aito taula'i. E tusa ma le 1 cm le lautele o le la'au o lo'o fa'apipi'i i le taimi nei, ae o le lapo'a o le fa'alava lapo'a e fa'atatau i le 3 cm. E tatau ona ufiufi atoa le masi fa'asilikoni e ala ile su'ega. O le toe fa'afo'isia o le tui fa'atosina e fa'amautu ile su'esu'ega. E masani lava, e fa ituaiga o faiga su'esu'e implanter:
① su'ega eletise;
② su'ega masini;
③ su'esu'ega hybrid;
④ su'esu'e tutusa.
(6)Faiga fa'aletonu ole eletise:
I le taimi o le fa'atupuina o le toto, o le fa'alava o le ion e taia ai le fa'ama'i ma'i ma fa'atupu ai le fa'aputu i luga o le ufimata. O le fa'atupuina o le fa'aputuga e suia ai le paleni o le tau i totonu o le ion beam, ma fa'ateteleina ai le mea fa'alava ma le fa'asoasoaina o fua. E mafai fo'i ona malepe i luga ole vaega ole oxide ma mafua ai ona faaletonu le masini. O le taimi nei, o le silicon wafer ma le ion beam e masani lava ona tuʻuina i totonu o se siosiomaga plasma maualuga maualuga e taʻua o le plasma electron shower system, lea e mafai ona pulea le faʻatonuina o le silicon wafer. Ole auala lea e maua mai ai eletise mai le plasma (e masani lava argon poʻo xenon) i totonu o se potu arc o loʻo i totonu o le ala o le ion beam ma latalata ile wafer silicon. Ua fa'amama le plasma ma e na'o electrons lona lua e mafai ona o'o atu i luga o le fa'a'a'ai o le silicon e fa'aitiitia ai le tau lelei.
(7)Fa'agasologa o le lua:
O le tui o le ion beams i le silicon wafers e tupu i totonu o le potu o le faagasologa. O le potu o le faagasologa o se vaega taua o le implanter, e aofia ai se faiga suʻesuʻe, se nofoaga faʻamau ma se loka gaogao mo le utaina ma le laʻuina o faʻamaʻi silikoni, se masini faʻafeiloaʻi faʻapipiʻi, ma se masini komepiuta. E le gata i lea, o loʻo i ai nisi masini mo le mataʻituina o tui ma le puleaina o aʻafiaga o alalaupapa. Afai e fa'aogaina le su'ega fa'ainisinia, o le a fai lava si tele le nofoaga fa'amau. O le gaogao o le potu faʻagasologa o loʻo pamu i le pito i lalo o le mamafa e manaʻomia e le faʻagasologa e ala i se pamu masini faʻasolosolo, o se pamu turbomolecular, ma se pamu condensation, lea e masani lava e uiga i 1 × 10-6Torr pe itiiti.
(8)Faiga fa'atonuga:
O le mata'ituina o fuala'au taimi moni i totonu o le fa'apipi'iina o le ion e fa'ataunu'uina e ala i le fuaina o le fa'alava o le ion e o'o atu i le wafer silicon. O le fa'asolo o le ion beam o lo'o fuaina i le fa'aaogaina o se masini e ta'ua o le ipu Faraday. I se faiga faigofie Faraday, o loʻo i ai se masini o loʻo i ai nei i le ala o le ion beam e fua ai le taimi nei. Ae ui i lea, o lenei mea e maua ai se faʻafitauli, aʻo faʻaalia e le ion beam le masini ma maua ai le eletise lona lua e mafua ai le sese o faitauga o loʻo i ai nei. O se faiga Faraday e mafai ona taofiofia le eletise lona lua e faʻaaoga ai le eletise poʻo le maneta e maua ai se faitauga moni o loʻo i ai nei. O le taimi nei e fuaina e le Faraday system o loʻo fafaga i totonu o se faʻatonuga eletise eletise, lea e galue e pei o se faʻaputuga o loʻo i ai nei (lea e faʻaputuina pea le fua o le laʻau o loʻo i ai nei). O le pule e faʻaaogaina e faʻafesoʻotaʻi ai le aofaʻi o le taimi nei i le taimi faʻapipiʻi tutusa ma fuafua le taimi e manaʻomia mo se tui faapitoa.
3.2 Toe fa'aleagaina
O le fa'apipi'iina o le ion o le a tu'itu'i ese ai atomi mai le fausaga lattice ma fa'aleagaina ai le lattice wafer silicon. Afai e tele le fua fa'apipi'i, o le a fa'aamorphous le vaega fa'apipi'i. E le gata i lea, o ion ua totoina e le o nofoia le lattice points o le silicon, ae tumau i le lattice gap positions. E faatoa mafai ona fa'agaoioia nei mea fa'aleaogaina pe a mae'a se fa'agasologa o le fa'afefeteina maualuga.
E mafai ona fa'avevelaina le fa'ama'i fa'atosina o lo'o fa'atūina e fa'aleleia ai fa'aletonu lattice; e mafai fo'i ona fa'agaoioi atomi le mama i pito lattice ma fa'agaoioi ai. O le vevela e manaʻomia e toe faʻaleleia ai faʻaletonu lattice e tusa ma le 500°C, ma le vevela e manaʻomia e faʻagaoioia ai atomi le mama e tusa ma le 950°C. O le faʻagaoioia o mea leaga e fesoʻotaʻi ma le taimi ma le vevela: o le umi o le taimi ma le maualuga o le vevela, o le sili atu foi lea o le faʻaogaina o mea leaga. E lua auala fa'avae mo le fa'afefeteina o fafie silikoni:
① ogaumu vevela maualuga suli;
② vave fa'afefeteina fa'amalama (RTA).
Fa'amauina o le ogaumu vevela maualuga: O le fa'afefeteina o le ogaumu vevela maualuga o se metotia fa'aleaganu'u masani, lea e fa'aogaina ai le ogaumu vevela maualuga e fa'avela ai le fa'a'a'a'u i le 800-1000 ℃ ma teu mo le 30 minute. I le vevela lea, e toe fo'i atu ai i tua i le tulaga lattice, ma e mafai fo'i e atomi le mama ona suitulaga i atoms silicon ma ulu atu i le lattice. Ae ui i lea, o le vevela vevela i sea vevela ma le taimi o le a taʻitaʻia ai le faʻasalalauina o mea leaga, o se mea e le manaʻo e vaʻaia e le IC faʻaonaponei.
Fa'ato'a vave fa'a'avevela: O le fa'amama fa'amama vave (RTA) e togafitia ai fa'ama'i fa'asilika ma le si'itia vave o le vevela ma pu'upu'u le umi i le vevela fa'atatau (e masani lava 1000°C). O le fa'afefiloiina o fa'a'a'ai fa'atosina fa'ato'a e masani lava ona fa'atino i se faiga fa'avevela vave ma Ar po'o le N2. O le fa'avavevave o le fa'atupuina o le vevela ma le pu'upu'u taimi e mafai ona fa'amalieina ai le toe fa'aleleia o fa'aletonu lattice, fa'agaoioia o mea le mama ma fa'asaina le fa'asalalauina o mea leaga. E mafai fo'i e le RTA ona fa'aitiitia le fa'alauteleina o fa'asalalauga ma o le auala sili lea e fa'atonutonu ai le loloto o le so'oga i totonu o fa'ato'aga papa'u.
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