1. Кереш сүз
Ион имплантациясе - интеграль схема җитештерүнең төп процессларының берсе. Бу ион нурын билгеле бер энергиягә тизләтү процессына карый (гадәттә keV белән MeV диапазонында), аннары аны материал өслегенең физик үзлекләрен үзгәртү өчен каты материал өслегенә кертү. Интеграль схема процессында каты материал гадәттә кремний була, һәм имплантацияләнгән пычрак ионнары гадәттә бор ионнары, фосфор ионнары, арсен ионнары, индий ионнары, германий ионнары һ.б. Имплантацияләнгән ионнар каты өслекнең үткәрүчәнлеген үзгәртә ала. материал яки PN чишелешен формалаштыру. Интеграль схемаларның үзенчәлек күләме суб-микрон чорына кадәр кимегәндә, ион имплантациясе процессы киң кулланылды.
Интеграль схема җитештерү процессында ион имплантациясе гадәттә тирән күмелгән катламнар, кире допедлы скважиналар, бусага көчәнешен көйләү, чыганак һәм дренажны киңәйтү имплантациясе, чыганак һәм дренаж имплантациясе, полисиликон капка допингы, PN узышлары һәм резисторлар / конденсаторлар һ.б. өчен кулланыла. Кремний субстрат материалларын изоляторларга әзерләү процессында күмелгән оксид катламы, нигездә, югары концентрацияле кислород ион имплантациясе белән барлыкка килә, яки акыллы кисү югары концентрацияле водород ион имплантациясе ярдәмендә ирешелә.
Ион имплантациясе ион имплантациясе белән башкарыла, һәм аның иң мөһим процесс параметрлары - доза һәм энергия: доза соңгы концентрацияне билгели, һәм энергия ионнарның диапазонын (ягъни тирәнлеген) билгели. Төрле җайланма дизайны таләпләре буенча, имплантация шартлары югары дозалы югары энергияле, урта дозалы урта энергия, урта дозалы аз энергия яки югары дозалы аз энергиягә бүленә. Идеаль имплантация эффектын алу өчен, төрле имплантерлар төрле процесс таләпләре өчен җиһазландырылырга тиеш.
Ион имплантациясеннән соң, гадәттә, югары температуралы аннальлау процессын үтәргә кирәк, ион имплантациясе аркасында килеп чыккан тактаны зарарлау һәм пычрак ионнарын активлаштыру. Традицион интеграль схема процессларында, аннальинг температурасы допингка зур йогынты ясаса да, ион имплантация процессының температурасы үзе мөһим түгел. 14нмнан түбән технология төеннәрендә, ион имплантациясе процесслары түбән яки югары температура шартларында, такталар зарарының эффектын үзгәртү өчен башкарылырга тиеш.
2. Ион имплантациясе процессы
2.1 Төп принциплар
Ион имплантациясе - 1960-нчы елларда эшләнгән допинг процессы, күпчелек якларда традицион диффузия техникасыннан өстен.
Ион имплантациясе допингы һәм традицион диффузия допингы арасындагы төп аермалар түбәндәгечә:
(1) Күчерелгән төбәктә пычраклык концентрациясенең бүленеше төрле. Ион имплантациясенең иң пычрак концентрациясе кристалл эчендә, диффузиянең иң пычрак концентрациясе кристалл өслегендә урнашкан.
(2) Ион имплантациясе - бүлмә температурасында яки хәтта түбән температурада башкарылган процесс, һәм җитештерү вакыты кыска. Диффузия допингы озын температурада эшкәртү таләп итә.
(3) Ион имплантациясе имплантацияләнгән элементларны тагын да сыгылучан һәм төгәл сайларга мөмкинлек бирә.
(4) Пычраклыклар җылылык диффузиясе тәэсирендә булганлыктан, кристаллда ион имплантациясе белән барлыкка килгән дулкын формасы кристаллдагы диффузиядән барлыкка килгән дулкын формасына караганда яхшырак.
(5) Ион имплантациясе гадәттә фоторесистны маска материалы итеп куллана, ләкин диффузия допингы маска буларак билгеле калынлыктагы фильмның үсүен яки чүпләнүен таләп итә.
(6) Ион имплантациясе нигездә диффузияне алыштырды һәм интеграль схемалар җитештерүдә төп допинг процессына әверелде.
Билгеле энергия бомбардировщиклары булган ион нуры каты максатка (гадәттә вафер), ионнар һәм максат өслегендәге атомнар төрле үзара бәйләнешләр кичерәчәкләр, һәм энергияне билгеле бер ысул белән максатлы атомнарга күчерәләр. Алар. Ионнар шулай ук момент күчерү аша билгеле күләмдә энергияне югалтырга мөмкин, һәм ниһаять, максат атомнары белән таралырга яки максатлы материалда туктарга мөмкин. Әгәр дә инъекцияләнгән ионнар авыррак булса, күпчелек ионнар каты максатка кертеләчәк. Киресенчә, инъекцияләнгән ионнар җиңелрәк булса, инъекцияләнгән ионнарның күбесе максат өслегеннән сикерәчәкләр. Нигездә, максатка кертелгән бу югары энергияле ионнар каты максаттагы такталар атомнары һәм электроннар белән төрле дәрәҗәләргә бәрелешәчәк. Алар арасында ионнар һәм каты максатлы атомнар арасындагы бәрелешне эластик бәрелеш дип санарга мөмкин, чөнки алар массага якын.
2.2 Ион имплантациясенең төп параметрлары
Ион имплантациясе - сыгылучан процесс, ул каты чип дизайны һәм җитештерү таләпләренә туры килергә тиеш. Ион имплантациясенең мөһим параметрлары: доза, диапазон.
Доза (D) кремний вафин өслегенең берәмлек мәйданына, квадрат сантиметрга атомнарда (яки квадрат сантиметрга ионнар) салынган ионнар санын аңлата. D түбәндәге формула белән исәпләнә ала:
Кайда D имплантация дозасы (ион саны / берәмлек мәйданы); t - имплантация вакыты; Мин нур токы; q - ион белән үткәрелгән корылма (бер корылма 1,6 × 1019С [1]); һәм S - имплантация өлкәсе.
Ион имплантациясенең кремний вафин җитештерүдә мөһим технологиягә әверелүенең төп сәбәпләренең берсе - ул шул ук дозаны кремний вафларына берничә тапкыр кертә ала. Имплантер бу максатка ионнарның уңай корылмасы ярдәмендә ирешә. Позитив пычрак ионнары ион нурын барлыкка китергәндә, аның агым тизлеге ион нуры токы дип атала, ул mA белән үлчәнә. Урта һәм түбән агымнар диапазоны 0,1-10 мА, һәм югары агымнар диапазоны 10-25 мА.
Ион нуры токының зурлыгы дозаны билгеләүдә төп үзгәрүчән. Әгәр ток артса, берәмлек вакытына урнаштырылган пычрак атомнар саны да арта. Currentгары ток кремний вафин җитештерүчәнлеген арттыруга ярдәм итә (берәмлек җитештерү вакытына күбрәк ион кертү), ләкин ул бердәмлек проблемаларын да китерә.
3. Ион имплантациясе җиһазлары
3.1 Төп структура
Ион имплантация җиһазлары 7 төп модульне үз эченә ала:
① ион чыганагы һәм үзләштергеч;
② масса анализаторы (ягъни аналитик магнит);
③ тизләткеч трубасы;
Disk сканерлау дискы;
⑤ электростатик нейтральләштерү системасы;
⑥ процесс палатасы;
⑦ доза белән идарә итү системасы.
Aмодульләр вакуум системасы белән урнаштырылган вакуум мохитендә. Ион имплантерының төп структур схемасы түбәндәге рәсемдә күрсәтелгән.
(1)Ион чыганагы:
Гадәттә вакуум камерасында сорау электроды белән. Электр кыры белән идарә итү һәм тизләтү өчен, укол көткән пычраклар ион хәлендә булырга тиеш. Иң еш кулланыла торган B +, P +, As + һ.б. ионлаштыручы атомнар яки молекулалар ярдәмендә алына.
Кулланылган пычраклык чыганаклары BF3, PH3 һәм AsH3 һ.б., һәм аларның структуралары түбәндәге рәсемдә күрсәтелгән. Филамент чыгарган электроннар ион чыгару өчен газ атомнары белән бәрелешә. Электроннар гадәттә кайнар вольфрам филамент чыганагы белән барлыкка килә. Мәсәлән, Бернерс ион чыганагы, катод филаменты аркалы камерага газ кертү белән урнаштырылган. Арка палатасының эчке стенасы - анод.
Газ чыганагы кертелгәч, зур ток филамент аша уза, һәм уңай һәм тискәре электродлар арасында 100 В көчәнеш кулланыла, бу филамент тирәсендә югары энергияле электроннар барлыкка китерәчәк. Позитив ионнар югары энергияле электроннар чыганак газ молекулалары белән бәрелешкәннән соң барлыкка килә.
Тышкы магнит ионлаштыруны арттыру һәм плазманы тотрыклыландыру өчен филаментка параллель магнит кырын куллана. Арка палатасында, филамент белән чагыштырганда, тискәре корылган рефлектор бар, ул электроннарның барлыкка килүен һәм эффективлыгын күтәрү өчен электроннарны кире чагылдыра.
(2)Абсорбция:
Ул ион чыганагының дугасында барлыкка килгән уңай ионнарны җыеп, аларны ион нурына әверелдерү өчен кулланыла. Арка камерасы анод булганлыктан һәм катод сорау электродына тискәре басым ясалганлыктан, барлыкка килгән электр кыры уңай ионнарны контрольдә тота, алар сорау электродына таба хәрәкәт итәләр һәм астагы рәсемдә күрсәтелгәнчә ион ярыннан чыгарылалар. . Электр кыры көче никадәр зур булса, ионнар тизләнештән соң кинетик энергияне арттыралар. Плазмадагы электроннарның комачаулавын булдырмас өчен, сорау электродында кысу көчәнеше бар. Шул ук вакытта, кысу электроды ионны ион нурына әверелдерә һәм аларны параллель ион нуры агымына юнәлтә ала, ул имплантер аша уза.
(3)Масса анализаторы:
Ион чыганагыннан барлыкка килгән ионнар күп булырга мөмкин. Анод көчәнешенең тизләнеше астында ионнар югары тизлектә хәрәкәт итәләр. Төрле ионнарның төрле атом масса берәмлекләре һәм төрле масса-зарядлы катнашлары бар.
(4)Тизләткеч трубасы:
Higherгары тизлек алу өчен, югары энергия кирәк. Анод һәм масса анализатор белән тәэмин ителгән электр кырына өстәп, тизләтү өчен трубада бирелгән электр кыры да кирәк. Тизләткеч трубасы диэлектрик белән изоляцияләнгән электродлар сериясеннән тора, һәм электродларның тискәре көчәнеше серия тоташуы аша эзлеклелектә арта. Гомуми көчәнеш никадәр югары булса, ионнар алган тизлек шулкадәр зур, ягъни күтәрелгән энергия шулкадәр зур. Energyгары энергия пычраклык ионнарын кремний вафатына тирән кертергә мөмкинлек бирә ала, ә түбән энергия тайсыз тоташу өчен кулланылырга мөмкин.
(5)Сканерлау диск
Фокусланган ион нуры гадәттә диаметрда бик кечкенә. Урта нур ток имплантерының нур ноктасы диаметры якынча 1 см, зур нур ток имплантерының диаметры якынча 3 см. Барлык кремний вафаты сканер белән капланырга тиеш. Доза имплантациясенең кабатлануы сканерлау белән билгеләнә. Гадәттә, имплантер сканерлау системасының дүрт төре бар:
① электростатик сканерлау;
② механик сканерлау;
③ гибрид сканерлау;
④ параллель сканерлау.
(6)Статик электрны нейтральләштерү системасы:
Имплантация процессында ион нуры кремний вафасына бәрелә һәм маска өслегендә корылма җыела. Нәтиҗә ясалган корылма туплануы ион нурындагы корылма балансын үзгәртә, нур урынын зуррак итә һәм дозаны тарату тигез түгел. Ул хәтта өслек оксиды катламын өзеп, җайланманың ватылуына китерергә мөмкин. Хәзер, кремний вафины һәм ион нуры, гадәттә, югары тыгызлыктагы плазма мохитенә урнаштырыла, плазма электрон душ системасы дип атала, ул кремний вафин зарядын контрольдә тота ала. Бу ысул электроннарны плазмадан (гадәттә аргон яки ксенон) ион нуры юлында һәм кремний вафаты янында урнашкан дугада ала. Плазма фильтрланган һәм уңай корылманы нейтральләштерү өчен кремний вафин өслегенә икенчел электроннар гына барып җитә ала.
(7)Процесс куышлыгы:
Ион нурларын кремний ваферларына кертү процесс палатасында була. Процесс палатасы имплантерның мөһим өлеше, шул исәптән сканерлау системасы, кремний вафаларын йөкләү һәм чыгару өчен вакуум йозаклы терминал станциясе, кремний вафер тапшыру системасы һәм компьютер белән идарә итү системасы. Моннан тыш, дозаларны күзәтү һәм канал эффектларын контрольдә тоту өчен кайбер җайланмалар бар. Механик сканер кулланылса, терминал станциясе чагыштырмача зур булачак. Процесс камерасының вакуумы процесс таләп иткән аскы басымга күп этаплы механик насос, турбомолекуляр насос һәм конденсация насосы белән җибәрелә, гадәттә 1 × 10-6Торр яки аннан да азрак.
(8)Дозаны контрольдә тоту системасы:
Ион имплантерында реаль вакыттагы доза мониторингы кремний вафасына җиткән ион нурын үлчәү белән башкарыла. Ион нуры токы Фарадай касәсе дип аталган сенсор ярдәмендә үлчәнә. Гади Фарадай системасында ион нур юлында токны үлчәүче сенсор бар. Ләкин, бу проблема тудыра, чөнки ион нуры сенсор белән реакцияләнә һәм икенчел электроннар чыгара, бу агымдагы хаталарның дөрес булмавына китерәчәк. Фарадай системасы чын электрон укуны алу өчен электр яки магнит кырларын кулланып икенчел электроннарны бастыра ала. Фарадай системасы белән үлчәнгән ток электрон доза контроллерына бирелә, ул агым аккумуляторы булып тора (ул үлчәнгән нур токын өзлексез туплый). Контроллер гомуми токны тиешле имплантация вакыты белән бәйләү һәм билгеле бер доза өчен кирәк булган вакытны исәпләү өчен кулланыла.
3.2 Зыянны ремонтлау
Ион имплантациясе атомны такталар структурасыннан чыгарыр һәм кремний вафат тактасына зыян китерер. Имплантацияләнгән доза зур булса, имплантацияләнгән катлам аморфка әйләнәчәк. Моннан тыш, имплантацияләнгән ионнар кремнийның такталарын тотмыйлар, ләкин такталар арасындагы позицияләрдә калалар. Бу интерстициаль пычраклар югары температуралы аннальлау процессыннан соң гына активлашырга мөмкин.
Аннальинг имплантацияләнгән кремний вафатны җылытырга мөмкин; ул шулай ук пычрак атомнарны такталарга күчерә һәм аларны активлаштыра ала. Такталар җитешсезлекләрен төзәтү өчен кирәк булган температура якынча 500 ° C, пычрак атомнарны активлаштыру өчен кирәк булган температура якынча 950 ° C. Пычракларның активлашуы вакыт һәм температура белән бәйле: вакыт озынрак һәм температура никадәр югары булса, пычраклар шулкадәр активлаша. Кремний вафиннарын яндыруның ике төп ысулы бар:
① югары температуралы мичне яндыру;
② тиз җылылык җылыту (РТА).
Temperatureгары температуралы мичне яндыру: temperatureгары температуралы мичне яндыру - традицион аннальлау ысулы, ул кремний вафинны 800-1000 to кадәр җылыту һәм 30 минут тоту өчен югары температуралы мич куллана. Бу температурада кремний атомнары кире торышка күчә, пычрак атомнар шулай ук кремний атомнарын алыштыра һәм тактасына керә ала. Ләкин, мондый температурада һәм вакытта җылылык белән эшкәртү пычраклар таралуга китерәчәк, бу хәзерге IC җитештерү индустриясе күрергә теләмәгән әйбер.
Тиз җылылык аннальинг: Тиз җылылык аннализациясе (РТА) кремний вафаларын бик тиз температураның күтәрелүе һәм максатчан температурада кыска дәвамлылыгы белән эшкәртә (гадәттә 1000 ° C). Имплантацияләнгән кремний вафиннарын аннальләштерү гадәттә Ar яки N2 белән тиз җылылык процессорында башкарыла. Температураның тиз күтәрелү процессы һәм кыска дәвамлылыгы такталар җитешсезлекләрен төзәтүне оптимальләштерә ала, пычракларны активлаштыра һәм пычраклык диффузиясен тыя. РТА шулай ук вакытлы көчәйтелгән диффузияне киметә ала һәм тайсыз узыш имплантатларында тоташу тирәнлеген контрольдә тотуның иң яхшы ысулы.
——————————————————————————————————————— ———————————-
Семицера тәэмин итә алаграфит өлешләре, йомшак / каты тойгы, кремний карбид өлешләре, CVD кремний карбид өлешләре, һәмSiC / TaC капланган өлешләр30 көн эчендә.
Әгәр дә сез югарыдагы ярымүткәргеч продуктлары белән кызыксынсагыз,зинһар, безнең белән беренче тапкыр элемтәгә керергә курыкмагыз.
Телефон: + 86-13373889683
WhatsAPP: + 86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Пост вакыты: 31-2024 август