Quá trình cấy ghép và khuếch tán ion

Cấy ion là phương pháp pha tạp chất bán dẫn và là một trong những quy trình chính trong sản xuất chất bán dẫn.

Tại sao doping?

Silicon nguyên chất/silicon nội tại không có chất mang tự do (electron hoặc lỗ trống) bên trong và có độ dẫn điện kém. Trong công nghệ bán dẫn, doping là việc cố tình thêm một lượng rất nhỏ nguyên tử tạp chất vào silicon bên trong để thay đổi tính chất điện của silicon, làm cho nó dẫn điện tốt hơn và do đó có thể được sử dụng để sản xuất các thiết bị bán dẫn khác nhau. Doping có thể là doping loại n hoặc doping loại p. Doping loại n: đạt được bằng cách pha tạp các nguyên tố hóa trị năm (như phốt pho, asen, v.v.) vào silicon; Doping loại p: đạt được bằng cách pha tạp các nguyên tố hóa trị ba (như boron, nhôm, v.v.) vào silicon. Các phương pháp doping thường bao gồm khuếch tán nhiệt và cấy ion.

Phương pháp khuếch tán nhiệt

Khuếch tán nhiệt là di chuyển các nguyên tố tạp chất vào silicon bằng cách đun nóng. Sự di chuyển của chất này là do khí tạp chất có nồng độ cao về phía chất nền silicon có nồng độ thấp và chế độ di chuyển của nó được xác định bởi chênh lệch nồng độ, nhiệt độ và hệ số khuếch tán. Nguyên lý doping của nó là ở nhiệt độ cao, các nguyên tử trong tấm wafer silicon và các nguyên tử trong nguồn pha tạp sẽ có đủ năng lượng để chuyển động. Các nguyên tử của nguồn pha tạp trước tiên được hấp phụ trên bề mặt của tấm wafer silicon, sau đó những nguyên tử này hòa tan vào lớp bề mặt của tấm wafer silicon. Ở nhiệt độ cao, các nguyên tử pha tạp khuếch tán vào trong qua các khe hở mạng tinh thể của tấm bán dẫn silicon hoặc thay thế vị trí của các nguyên tử silicon. Cuối cùng, các nguyên tử pha tạp đạt đến sự phân bố cân bằng nhất định bên trong tấm bán dẫn. Phương pháp khuếch tán nhiệt có chi phí thấp và quy trình hoàn thiện. Tuy nhiên, nó cũng có một số hạn chế, chẳng hạn như việc kiểm soát độ sâu và nồng độ pha tạp không chính xác như cấy ion và quá trình nhiệt độ cao có thể gây ra hư hỏng mạng tinh thể, v.v.

Cấy ion:

Nó đề cập đến việc ion hóa các nguyên tố pha tạp và tạo thành chùm ion, được gia tốc đến một năng lượng nhất định (mức keV ~ MeV) thông qua điện áp cao để va chạm với chất nền silicon. Các ion pha tạp được cấy vào silicon để thay đổi tính chất vật lý của vùng pha tạp của vật liệu.

Ưu điểm của cấy ion:

Đó là một quá trình ở nhiệt độ thấp, có thể theo dõi lượng cấy ghép/lượng pha tạp và hàm lượng tạp chất có thể được kiểm soát chính xác; độ sâu cấy của tạp chất có thể được kiểm soát chính xác; tính đồng nhất của tạp chất là tốt; Ngoài mặt nạ cứng, chất quang dẫn còn có thể được sử dụng làm mặt nạ; nó không bị giới hạn bởi khả năng tương thích (sự hòa tan của các nguyên tử tạp chất trong tinh thể silicon do pha tạp khuếch tán nhiệt bị giới hạn bởi nồng độ tối đa và có giới hạn hòa tan cân bằng, trong khi cấy ion là một quá trình vật lý không cân bằng. Nguyên tử tạp chất được tiêm vào thành tinh thể silicon có năng lượng cao, có thể vượt quá giới hạn hòa tan tự nhiên của tạp chất trong tinh thể silicon. Một là làm ẩm đồ vật trong im lặng, hai là buộc cung.)

Nguyên lý cấy ion:

Đầu tiên, các nguyên tử khí tạp chất bị các electron trong nguồn ion tấn công để tạo ra các ion. Các ion bị ion hóa được bộ phận hút tách ra để tạo thành chùm ion. Sau khi phân tích từ tính, các ion có tỷ lệ khối lượng trên điện tích khác nhau bị lệch (vì chùm ion hình thành ở phía trước không chỉ chứa chùm ion của tạp chất mục tiêu mà còn có chùm ion của các nguyên tố vật chất khác, phải được lọc out), và chùm ion nguyên tố tạp chất tinh khiết đáp ứng yêu cầu sẽ được tách ra, sau đó được tăng tốc bằng điện áp cao, năng lượng được tăng lên, được tập trung và quét điện tử, cuối cùng chạm vào vị trí mục tiêu để đạt được sự cấy ghép.

Các tạp chất được cấy bởi các ion không hoạt động về điện nếu không được xử lý, vì vậy sau khi cấy ion, chúng thường được ủ ở nhiệt độ cao để kích hoạt các ion tạp chất và nhiệt độ cao có thể sửa chữa những hư hỏng mạng tinh thể do cấy ion.

Semicorex cung cấp chất lượng caobộ phận SiCtrong quá trình cấy ghép và khuếch tán ion. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc cần thêm chi tiết, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Số điện thoại liên hệ +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com