Ион суулгац гэдэг нь хагас дамжуулагч материалд тодорхой хэмжээний, төрлийн хольц нэмж цахилгаан шинж чанарыг нь өөрчлөх арга юм. Бохирдлын хэмжээ, тархалтыг нарийн хянах боломжтой.
1-р хэсэг
Яагаад ион суулгах процессыг ашиглах хэрэгтэй вэ?
Эрчим хүчний хагас дамжуулагч төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд уламжлалт P/N бүсийн допингийнцахиур хавтантархалтаар хүрч болно. Гэсэн хэдий ч хольцын атомуудын тархалтын тогтмолцахиурын карбидЭнэ нь туйлын бага тул 1-р зурагт үзүүлсэн шиг диффузийн аргаар сонгомол допинг хийх нь бодитой бус юм. Нөгөө талаар ион суулгах температурын нөхцөл нь тархалтын процессынхоос доогуур байдаг ба допингийн тархалтыг илүү уян хатан, үнэн зөв хийх боломжтой. үүсэх.
Зураг 1 Цахиурын карбидын материал дахь диффуз ба ион суулгацын допингийн технологийн харьцуулалт
2-р хэсэг
Хэрхэн хүрэх вэцахиурын карбидионы суулгац
Цахиурын карбидын үйлдвэрлэлийн процесст ашиглагддаг өндөр эрчим хүчний ердийн ион суулгах төхөөрөмж нь ионы эх үүсвэр, плазм, сорох бүрэлдэхүүн хэсгүүд, аналитик соронз, ионы цацраг, хурдатгалын хоолой, процессын камер, сканнер диск зэргээс бүрддэг.
Зураг 2 Цахиур карбидын өндөр энергитэй ион суулгах төхөөрөмжийн бүдүүвч диаграмм
(Эх сурвалж: “Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн технологи”)
SiC ионы суулгацыг ихэвчлэн өндөр температурт хийдэг бөгөөд энэ нь ионы бөмбөгдөлтөөс үүссэн болор торны эвдрэлийг багасгадаг. Учир нь4H-SiC хавтан, N төрлийн талбайн үйлдвэрлэлийг ихэвчлэн азот, фосфорын ионуудыг суулгаж, үйлдвэрлэх замаар хийдэг.P төрлийнталбайг ихэвчлэн хөнгөн цагааны ион ба борын ионыг суулгаснаар олж авдаг.
Хүснэгт 1. SiC төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлд сонгомол допингийн жишээ
(Эх сурвалж: Кимото, Купер, Цахиурын карбидын технологийн үндэс: өсөлт, шинж чанар, төхөөрөмж, хэрэглээ)
Зураг 3 Олон шатлалт эрчим хүчний ион суулгац ба вафель гадаргуугийн допингийн концентрацийн тархалтын харьцуулалт
(Эх сурвалж: Г.Лулли, Ион суулгацын танилцуулга)
Ионы суулгацын талбайд жигд допингийн концентрацийг бий болгохын тулд инженерүүд ихэвчлэн суулгацын талбайн нийт концентрацийн тархалтыг тохируулахын тулд олон шатлалт ионы суулгацыг ашигладаг (Зураг 3-т үзүүлсэн шиг); үйлдвэрлэлийн бодит үйл явцын хувьд ион суулгацын суулгацын эрчим хүч, суулгацын тунг тохируулснаар 4-р зурагт үзүүлсэн шиг ион суулгацын хэсгийн допингийн концентраци болон допингийн гүнийг хянах боломжтой. (a) ба (b); ион суулгагч нь зураг 4. (в)-д үзүүлсэн шиг үйл ажиллагааны явцад вафель гадаргууг олон удаа сканнердах замаар вафель гадаргуу дээр жигд ион суулгацыг гүйцэтгэдэг.
(в) Ион суулгацын үед ион суулгагчийн хөдөлгөөний траектори
Зураг 4 Ион суулгах процессын явцад ион суулгах энерги, тунг тохируулах замаар хольцын концентраци болон гүнийг хянадаг.
III
Цахиурын карбидын ионы суулгацыг идэвхжүүлэх процесс
Ионы суулгацын концентраци, тархалтын талбай, идэвхжүүлэлтийн хурд, биед болон гадаргуу дээрх согогууд нь ион суулгах үйл явцын үндсэн үзүүлэлтүүд юм. Эдгээр үзүүлэлтүүдийн үр дүнд нөлөөлж буй олон хүчин зүйл байдаг бөгөөд үүнд суулгацын тун, энерги, материалын болор чиглэл, суулгацын температур, зөөлрүүлэх температур, нөхөх хугацаа, орчин гэх мэт. Цахиурын ион суулгацын допингоос ялгаатай нь бүрэн ионжуулахад хэцүү хэвээр байна. ион суулгацын допингийн дараа цахиурын карбидын хольц. 4H-SiC-ийн төвийг сахисан бүс дэх хөнгөн цагааны хүлээн авагчийн иончлолын хурдыг жишээ болгон авч үзвэл, 1 × 1017 см-3 допингийн концентрацитай үед хүлээн авагчийн иончлолын хурд тасалгааны температурт ердөө 15% орчим байдаг (ихэвчлэн цахиурын иончлолын хурд ойролцоогоор). 100%). Идэвхжүүлэлтийн өндөр хурдтай, гэмтэл багатай байх зорилгод хүрэхийн тулд ион суулгасны дараа суулгацын явцад үүссэн аморф согогийг дахин талсжуулахын тулд өндөр температурт анивчих процессыг ашиглан суулгасан атомууд орлуулах талбайд нэвтэрч, идэвхждэг. Зураг дээр 5. Одоогийн байдлаар хүмүүжүүлэх үйл явцын механизмын талаарх хүмүүсийн ойлголт хязгаарлагдмал хэвээр байна. Ирээдүйд ион суулгах судалгааны чиглэлүүдийн нэг бол ионы процессыг хянах, гүнзгий ойлгох явдал юм.
Зураг 5 Цахиурын карбидын ион суулгацын талбайн гадаргуу дээрх атомын зохион байгуулалтын өөрчлөлтийн бүдүүвч диаграмм нь ион суулгацын анивалтаас өмнө ба дараа V.siцахиурын сул орон тоог төлөөлдөг, VCнүүрстөрөгчийн сул орон тоог төлөөлдөг, Ciнүүрстөрөгчийг дүүргэх атомуудыг төлөөлдөг ба Siiцахиур дүүргэгч атомуудыг төлөөлдөг
Ионы идэвхжүүлэлт нь ерөнхийдөө зууханд шарах, хурдан зөөлрүүлэх, лазераар нөхөх зэрэг орно. SiC материал дахь Si атомын сублимацын улмаас нөхөх температур ерөнхийдөө 1800 хэмээс хэтрэхгүй; нөхөх уур амьсгалыг ерөнхийдөө инертийн хий эсвэл вакуумд явуулдаг. Янз бүрийн ионууд нь SiC-д янз бүрийн согогийн төвүүдийг үүсгэдэг бөгөөд өөр өөр температурыг шаарддаг. Туршилтын ихэнх үр дүнгээс харахад анивчих температур өндөр байх тусам идэвхжүүлэлтийн хурд өндөр байна (Зураг 6-д үзүүлсэн шиг).
Зураг 6 SiC дахь азот эсвэл фосфорын суулгацын цахилгаан идэвхжүүлэлтийн хурдад нөхөх температурын нөлөө (өрөөний температурт)
(Суулгацын нийт тун 1×1014см-2)
(Эх сурвалж: Кимото, Купер, Цахиурын карбидын технологийн үндэс: өсөлт, шинж чанар, төхөөрөмж, хэрэглээ)
SiC-ийн ионыг суулгасны дараа түгээмэл хэрэглэгддэг идэвхжүүлэх зөөлрүүлэх процессыг 1600℃~1700℃ температурт Ar агаар мандалд хийж, SiC гадаргууг дахин талстжуулж, нэмэлт бодисыг идэвхжүүлж, улмаар допинг хийсэн хэсгийн дамжуулалтыг сайжруулдаг; 7-р зурагт үзүүлсэн шиг Si-ийн десорбци болон гадаргуугийн атомын шилжилтийн улмаас гадаргуугийн доройтлыг багасгахын тулд гадаргууг хамгаалах зорилгоор вафель гадаргуу дээр нүүрстөрөгчийн хальсыг бүрэх боломжтой; ангалсны дараа нүүрстөрөгчийн хальсыг исэлдүүлэх эсвэл зэврүүлэх замаар арилгаж болно.
Зураг 7 1800 ℃ зөөлрүүлэх температурт нүүрстөрөгчийн хальсан хамгаалалттай эсвэл хамгаалалтгүй 4H-SiC хавтангийн гадаргуугийн тэгш бус байдлын харьцуулалт
(Эх сурвалж: Кимото, Купер, Цахиурын карбидын технологийн үндэс: өсөлт, шинж чанар, төхөөрөмж, хэрэглээ)
IV
SiC-ийн ионы суулгац ба идэвхжүүлэх процессын нөлөө
Ион суулгац болон дараа нь идэвхжүүлэх annealing нь төхөөрөмжийн гүйцэтгэлийг бууруулдаг согогуудыг бий болгох нь гарцаагүй: нарийн төвөгтэй цэгийн согогууд, давхаргын гэмтэл (Зураг 8-д үзүүлсэн шиг), шинэ мултрал, гүехэн эсвэл гүн энергийн түвшний согогууд, суурь хавтгайн мултрах гогцоо болон одоо байгаа мултралуудын хөдөлгөөн. Өндөр энергитэй ионы бөмбөгдөлт үйл явц нь SiC хавтан дээр стресс үүсгэх тул өндөр температур, өндөр энергитэй ион суулгах процесс нь вафельний эвдрэлийг нэмэгдүүлнэ. Эдгээр асуудлууд нь мөн SiC ионы суулгац, анивчилгааны үйлдвэрлэлийн процессыг нэн даруй оновчтой болгож, судлах шаардлагатай чиглэл болсон.
Зураг 8 Ердийн 4H-SiC торны зохион байгуулалт ба өөр өөр овоолгын эвдрэлийн харьцуулсан бүдүүвч диаграмм
(Эх сурвалж: Nicolὸ Piluso 4H-SiC согогууд)
V.
Цахиурын карбидын ион суулгах процессыг сайжруулах
(1) Зураг 9-д үзүүлсний дагуу цахиур карбидын эпитаксиаль давхаргын гадаргууд өндөр энергитэй ион суулгаснаас үүсэх имплантын гэмтлийн зэргийг багасгахын тулд ион суулгацын талбайн гадаргуу дээр нимгэн ислийн хальс хадгалагдана.(a) .
(2) Ион суулгацын төхөөрөмж дэх зорилтот дискний чанарыг сайжруулснаар хавтан ба зорилтот диск нь хоорондоо нягт уялдаатай, зорилтот дискний дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь илүү сайн, тоног төхөөрөмж нь өрөмний арын хэсгийг халаана. илүү жигд, 9-р зурагт үзүүлснээр цахиурын карбидын хавтан дээр өндөр температур, өндөр энергитэй ион суулгах чанарыг сайжруулах.(b).
(3) Өндөр температурт халаах төхөөрөмжийг ажиллуулах явцад температурын өсөлтийн хурд, температурын жигд байдлыг оновчтой болгох.
Зураг 9 Ион суулгах процессыг сайжруулах аргууд
Шуудангийн цаг: 2024 оны 10-р сарын 22