1. Bubuka
Implantasi ion mangrupikeun salah sahiji prosés utama dina manufaktur sirkuit terpadu. Ieu nujul kana prosés akselerasi sinar ion kana énergi nu tangtu (umumna dina rentang keV mun MeV) lajeng injecting kana beungeut bahan padet pikeun ngarobah sipat fisik beungeut bahan. Dina prosés sirkuit terpadu, bahan padet biasana silikon, sareng ion najis anu ditanam biasana ion boron, ion fosfor, ion arsén, ion indium, ion germanium, jsb. Ion anu ditanam tiasa ngarobih konduktivitas permukaan padet. bahan atawa wangun PN simpang. Nalika ukuran fitur sirkuit terpadu diréduksi jadi jaman sub-micron, prosés implantasi ion loba dipaké.
Dina prosés manufaktur sirkuit terpadu, implantation ion biasana dipaké pikeun lapisan dikubur jero, sumur doped sabalikna, adjustment tegangan bangbarung, sumber na solokan extension implantation, sumber na solokan implantation, polysilicon gate doping, ngabentuk PN junctions na resistors / kapasitor, jsb. Dina prosés Nyiapkeun bahan substrat silikon on insulators, lapisan oksida dikubur utamana dibentuk ku implantation ion oksigén konsentrasi tinggi, atawa motong calakan kahontal ku implantation ion hidrogén konsentrasi tinggi.
Implantasi ion dilakukeun ku implanter ion, sarta parameter prosés pangpentingna nyaéta dosis jeung énergi: dosis nangtukeun konsentrasi ahir, sarta énergi nangtukeun rentang (ie, jero) ion. Numutkeun sarat desain alat anu béda, kaayaan implantasi dibagi kana énergi tinggi dosis tinggi, énergi sedeng dosis sedeng, énergi rendah dosis sedeng, atanapi énergi rendah dosis tinggi. Pikeun meunangkeun éfék implantasi idéal, implanters béda kudu dilengkepan pikeun syarat prosés béda.
Saatos implantasi ion, umumna kedah ngajalanan prosés annealing suhu luhur pikeun ngalereskeun karusakan kisi anu disababkeun ku implantasi ion sareng ngaktifkeun ion najis. Dina prosés sirkuit terpadu tradisional, sanajan suhu annealing boga pangaruh hébat kana doping, suhu prosés implantation ion sorangan teu penting. Dina titik téknologi di handap 14nm, prosés implantasi ion tangtu kedah dilakukeun dina lingkungan suhu rendah atanapi luhur pikeun ngarobih épék karusakan kisi, jsb.
2. prosés implantasi ion
2.1 Prinsip Dasar
Implantasi ion nyaéta prosés doping anu dikembangkeun dina taun 1960-an anu punjul ti téhnik difusi tradisional dina kalolobaan aspék.
Bedana utama antara doping implantasi ion sareng doping difusi tradisional nyaéta kieu:
(1) Sebaran konsentrasi impurity di wewengkon doped béda. Konsentrasi najis puncak implantasi ion perenahna di jero kristal, sedengkeun konsentrasi najis puncak difusi aya dina permukaan kristal.
(2) Implantasi ion nyaéta prosés anu dilaksanakeun dina suhu kamar atanapi bahkan suhu rendah, sareng waktos produksina pondok. Doping difusi merlukeun perlakuan suhu luhur anu langkung panjang.
(3) Implantation ion ngamungkinkeun pikeun Pilihan leuwih fléksibel tur tepat unsur implanted.
(4) Kusabab pangotor kapangaruhan ku difusi termal, bentuk gelombang anu dibentuk ku implantasi ion dina kristal langkung saé tibatan bentuk gelombang anu dibentuk ku difusi dina kristal.
(5) Implantasi ion biasana ngan ngagunakeun photoresist salaku bahan topeng, tapi doping difusi merlukeun tumuwuhna atawa déposisi film tina ketebalan nu tangtu salaku masker.
(6) Implantasi ion dasarna geus ngaganti difusi sarta jadi prosés doping utama dina pembuatan sirkuit terpadu kiwari.
Nalika hiji pancaran ion kajadian kalawan énergi nu tangtu bombards udagan padet (biasana wafer), ion jeung atom dina beungeut target bakal ngalaman rupa-rupa interaksi, sarta mindahkeun énergi ka atom target ku cara nu tangtu pikeun ngagumbirakeun atawa ionizes. aranjeunna. Ion ogé bisa leungit jumlah énergi nu tangtu ngaliwatan mindahkeun moméntum, sarta tungtungna jadi sumebar ku atom target atawa eureun dina bahan target. Lamun ion nyuntik leuwih beurat, lolobana ion bakal nyuntik kana target padet. Sabalikna, upami ion anu disuntik langkung hampang, seueur ion anu disuntik bakal mumbul tina permukaan anu dituju. Dasarna, ion-énergi tinggi ieu nyuntik kana udagan bakal tabrakan jeung atom kisi jeung éléktron dina udagan padet ka varying derajat. Di antarana, tabrakan antara ion jeung atom target padet bisa dianggap salaku tabrakan elastis sabab massana deukeut.
2.2 Parameter utama implantasi ion
Implantasi ion nyaéta prosés fléksibel anu kedah nyumponan desain chip sareng syarat produksi anu ketat. Parameter implantasi ion penting nyaéta: dosis, rentang.
Dosis (D) nujul kana jumlah ion nu nyuntik per unit aréa permukaan wafer silikon, dina atom per centimeter pasagi (atawa ion per centimeter pasagi). D bisa diitung ku rumus ieu:
Dimana D nyaéta dosis implantasi (jumlah ion/unit luas); t nyaéta waktu implantasi; Kuring nyaéta arus balok; q nyaéta muatan anu dibawa ku ion (muatan tunggal nyaéta 1,6×1019C[1]); jeung S nyaéta wewengkon implantasi.
Salah sahiji alesan utama kunaon implantasi ion parantos janten téknologi penting dina manufaktur wafer silikon nyaéta tiasa sababaraha kali implant dosis anu sami tina najis kana wafer silikon. Implanter ngahontal tujuan ieu kalayan bantuan muatan positip ion. Lamun ion impurity positif ngabentuk hiji beam ion, laju aliran na disebut arus ion beam, nu diukur dina mA. Kisaran arus sedeng sareng handap nyaéta 0,1 dugi ka 10 mA, sareng kisaran arus tinggi nyaéta 10 dugi ka 25 mA.
Gedéna arus pancaran ion mangrupikeun variabel konci dina nangtukeun dosis. Lamun arus nambahan, jumlah atom najis implanted per unit waktu ogé nambahan. Arus tinggi nyaéta kondusif pikeun ngaronjatkeun ngahasilkeun wafer silikon (injecting langkung ion per unit waktu produksi), tapi ogé ngabalukarkeun masalah uniformity.
3. parabot implantation ion
3.1 Struktur Dasar
Alat implantasi ion ngawengku 7 modul dasar:
① sumber ion jeung absorber;
② analisa massa (ie magnet analitik);
③ tube akselerator;
④ nyeken disk;
⑤ Sistim nétralisasi éléktrostatik;
⑥ prosés chamber;
⑦ Sistim kontrol dosis.
All modul aya dina lingkungan vakum ngadegkeun ku sistem vakum. Diagram struktural dasar tina implanter ion ditémbongkeun dina gambar di handap ieu.
(1)Sumber ion:
Biasana dina chamber vakum sarua salaku éléktroda nyeuseup. Kotoran anu ngantosan disuntik kedah aya dina kaayaan ion supados tiasa dikontrol sareng digancangan ku médan listrik. B+, P+, As+, jeung sajabana anu paling sering dianggo diala ku atom atawa molekul pangionan.
Sumber najis anu dianggo nyaéta BF3, PH3 sareng AsH3, jsb, sareng strukturna dipidangkeun dina gambar di handap ieu. Éléktron dileupaskeun ku filamén tabrakan jeung atom gas pikeun ngahasilkeun ion. Éléktron biasana dihasilkeun ku sumber filamén tungsten panas. Contona, sumber ion Berners, filamén katoda dipasang dina chamber arc kalawan inlet gas. Tembok jero chamber arc nyaéta anoda.
Nalika sumber gas diwanohkeun, arus anu ageung ngalangkungan filamén, sareng tegangan 100 V diterapkeun antara éléktroda positip sareng négatif, anu bakal ngahasilkeun éléktron énergi tinggi di sabudeureun filamén. Ion positip dihasilkeun sanggeus éléktron énergi tinggi tabrakan jeung molekul gas sumber.
Magnet éksternal nerapkeun médan magnét sajajar jeung filamén pikeun ngaronjatkeun ionisasi jeung nyaimbangkeun plasma nu. Dina chamber arc, di tungtung séjén relatif ka filamén, aya pemantul muatan négatip nu ngagambarkeun éléktron deui pikeun ngaronjatkeun generasi sarta efisiensi éléktron.
(2)Serepan:
Hal ieu dipaké pikeun ngumpulkeun ion positif dihasilkeun dina chamber arc sahiji sumber ion sarta ngabentuk kana hiji beam ion. Kusabab chamber busur nyaéta anoda jeung katoda ieu négatif pressurized dina éléktroda nyeuseup, médan listrik dihasilkeun ngadalikeun ion positif, ngabalukarkeun aranjeunna pindah ka arah éléktroda nyeuseup sarta ditarik kaluar tina celah ion, ditémbongkeun saperti dina gambar di handap. . Nu leuwih gede kakuatan médan listrik, nu leuwih gede énergi kinétik ion gain sanggeus akselerasi. Aya ogé tegangan suprési dina éléktroda nyeuseup pikeun nyegah gangguan ti éléktron dina plasma. Dina waktos anu sami, éléktroda suprési tiasa ngabentuk ion kana sinar ion sareng museurkeun kana aliran sinar ion paralel supados ngalangkungan implanter.
(3)Analis massa:
Bisa jadi aya loba jenis ion dihasilkeun tina sumber ion. Dina akselerasi tegangan anoda, ion gerak dina laju anu luhur. Ion béda boga unit massa atom béda jeung babandingan massa-to-muatan béda.
(4)Pipa akselerator:
Pikeun ngahontal laju anu langkung luhur, énergi anu langkung ageung diperyogikeun. Salian médan listrik anu disayogikeun ku anoda sareng analisa massa, médan listrik anu disayogikeun dina tabung akselerator ogé diperyogikeun pikeun akselerasi. Pipa akselerator diwangun ku runtuyan éléktroda diisolasi ku diéléktrik, sarta tegangan négatip on éléktroda naek dina urutan ngaliwatan sambungan runtuyan. Nu leuwih luhur tegangan total, nu gede laju diala ku ion, nyaeta, nu gede énergi dibawa. Énergi anu luhur tiasa ngijinkeun ion najis nyuntik jero kana wafer silikon pikeun ngabentuk simpang jero, sedengkeun énergi anu rendah tiasa dianggo pikeun ngadamel simpang deet.
(5)Nyeken disk
Beam ion fokus biasana leutik pisan diaméterna. Diaméter titik balok tina implanter arus balok sedeng kira-kira 1 cm, sareng implanter arus balok badag kira-kira 3 cm. Sakabéh wafer silikon kudu ditutupan ku scanning. The repeatability tina implantasi dosis ditangtukeun ku scanning. Biasana, aya opat jinis sistem scanning implanter:
① scanning éléktrostatik;
② scanning mékanis;
③ scanning hibrid;
④ scanning paralel.
(6)Sistim nétralisasi listrik statik:
Salila prosés implantasi, sinar ion pencét wafer silikon sareng nyababkeun muatan ngumpulkeun dina permukaan topéng. Akumulasi muatan anu dihasilkeun ngarobah kasaimbangan muatan dina pancaran ion, ngajadikeun titik pancaran leuwih badag sarta distribusi dosis henteu rata. Ieu malah bisa megatkeun ngaliwatan lapisan oksida permukaan sarta ngabalukarkeun gagalna alat. Ayeuna, wafer silikon sareng sinar ion biasana disimpen dina lingkungan plasma dénsitas tinggi anu stabil anu disebut sistem pancuran éléktron plasma, anu tiasa ngontrol ngecas wafer silikon. Metoda ieu extracts éléktron tina plasma (biasana argon atawa xenon) dina chamber busur lokasina di jalur beam ion jeung deukeut wafer silikon. Plasma disaring sarta ngan éléktron sékundér bisa ngahontal beungeut wafer silikon pikeun neutralize muatan positif.
(7)Rongga prosés:
Suntikan sinar ion kana wafer silikon lumangsung dina chamber prosés. Kamar prosés mangrupikeun bagian penting tina implanter, kalebet sistem scanning, stasiun terminal sareng konci vakum pikeun ngamuat sareng ngabongkar wafer silikon, sistem transfer wafer silikon, sareng sistem kontrol komputer. Salaku tambahan, aya sababaraha alat pikeun ngawaskeun dosis sareng ngontrol épék saluran. Lamun scanning mékanis dipaké, stasiun terminal bakal rélatif badag. The vakum chamber prosés ieu ngompa kana tekanan handap diperlukeun ku prosés ku pompa mékanis multi-tahap, pompa turbomolecular, sarta pompa kondensasi, nu umumna ngeunaan 1 × 10-6Torr atanapi kirang.
(8)Sistem kontrol dosis:
Ngawaskeun dosis sacara real-time dina implanter ion dilaksanakeun ku cara ngukur sinar ion anu ngahontal wafer silikon. Arus pancaran ion diukur ngagunakeun sénsor anu disebut cangkir Faraday. Dina sistem Faraday basajan, aya sensor ayeuna dina jalur beam ion nu ngukur arus. Sanajan kitu, ieu presents masalah, salaku beam ion meta jeung sensor sarta ngahasilkeun éléktron sekundér nu bakal ngakibatkeun erroneous bacaan ayeuna. Hiji sistem Faraday bisa ngurangan éléktron sékundér maké médan listrik atawa magnét pikeun ménta bacaan ayeuna beam leres. Arus anu diukur ku sistem Faraday diasupkeun kana pengontrol dosis éléktronik, anu bertindak salaku akumulator ayeuna (anu terus-terusan ngumpulkeun arus sinar anu diukur). Controller digunakeun pikeun ngahubungkeun total arus ka waktos implantasi anu saluyu sareng ngitung waktos anu diperyogikeun pikeun dosis anu tangtu.
3.2 Perbaikan karuksakan
Implantasi ion bakal ngaleungitkeun atom tina struktur kisi sareng ngaruksak kisi wafer silikon. Lamun dosis implanted badag, lapisan implanted bakal jadi amorf. Sajaba ti éta, ion implanted dasarna teu nempatan titik kisi silikon, tapi tetep dina posisi celah kisi. Kotoran interstisial ieu ngan ukur tiasa diaktipkeun saatos prosés annealing suhu luhur.
Annealing tiasa panas wafer silikon implanted pikeun ngalereskeun defects kisi; eta oge bisa mindahkeun atom impurity kana titik kisi tur ngaktipkeun aranjeunna. Suhu anu diperyogikeun pikeun ngalereskeun cacad kisi sakitar 500 ° C, sareng suhu anu diperyogikeun pikeun ngaktipkeun atom najis sakitar 950 ° C. Aktivasina pangotor aya hubunganana sareng waktos sareng suhu: langkung lami waktos sareng suhu langkung luhur, langkung lengkep najis diaktipkeun. Aya dua metode dasar pikeun annealing wafer silikon:
① annealing tungku suhu luhur;
② annealing termal gancang (RTA).
Suhu tinggi tungku annealing: suhu luhur tungku annealing mangrupakeun metoda annealing tradisional, nu ngagunakeun tungku suhu luhur panas wafer silikon ka 800-1000 ℃ sarta tetep salila 30 menit. Dina suhu ieu, atom silikon pindah deui ka posisi kisi, sarta atom najis ogé bisa ngaganti atom silikon sarta asupkeun kisi. Nanging, perlakuan panas dina suhu sareng waktos sapertos kitu bakal nyababkeun panyebaran najis, anu mangrupikeun hal anu industri manufaktur IC modern henteu hoyong ningali.
Rapid Thermal Annealing: Rapid thermal annealing (RTA) ngubaran wafer silikon kalayan naékna suhu anu gancang pisan sareng durasi pondok dina suhu target (biasana 1000 ° C). Annealing tina wafers silikon implanted biasana dipigawé dina processor termal gancang kalayan Ar atawa N2. Prosés naékna suhu gancang sarta durasi pondok bisa ngaoptimalkeun perbaikan defects kisi, aktivasina pangotor sarta inhibisi difusi impurity. RTA ogé tiasa ngirangan difusi ningkat sementara sareng mangrupikeun cara anu pangsaéna pikeun ngontrol jero simpang dina implan simpang deet.
———————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera tiasa nyayogikeunbagian grafit, lemes / karasa kaku, bagian silikon carbide, Bagian karbida silikon CVD, jeungSiC / TaC bagian coatedkalawan dina 30 poé.
Upami anjeun resep kana produk semikonduktor di luhur,punten ulah ragu ngahubungan kami dina munggaran waktu.
Telepon: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
waktos pos: Aug-31-2024