Công nghệ cấy ion bán dẫn là gì?

Làm thế nàoCấy ionsự chuyển hóaCông việc?

Trong sản xuất chất bán dẫn, cấy ion liên quan đến việc sử dụng máy gia tốc năng lượng cao để bơm các nguyên tử tạp chất cụ thể, chẳng hạn như asen hoặc boron, vào một chất bán dẫn.chất nền silicon. Silicon, ở vị trí thứ 14 trong bảng tuần hoàn, hình thành liên kết cộng hóa trị bằng cách chia sẻ bốn electron bên ngoài của nó với các nguyên tử lân cận. Quá trình này làm thay đổi tính chất điện của silicon, điều chỉnh điện áp ngưỡng của bóng bán dẫn và hình thành các cấu trúc nguồn và cống.

Một nhà vật lý từng cân nhắc về tác động của việc đưa các nguyên tử khác nhau vào mạng silicon. Bằng cách thêm asen, chất có 5 electron bên ngoài, một electron vẫn tự do, tăng cường độ dẫn điện của silicon và biến nó thành chất bán dẫn loại n. Ngược lại, đưa boron, chỉ có ba electron bên ngoài, sẽ tạo ra một lỗ trống dương, dẫn đến chất bán dẫn loại p. Phương pháp kết hợp các phần tử khác nhau vào mạng silicon này được gọi là cấy ion.

Các thành phần của là gìCấy ionThiết bị?

Thiết bị cấy ion bao gồm một số thành phần chính: nguồn ion, hệ thống gia tốc điện, hệ thống chân không, nam châm phân tích, đường truyền tia, hệ thống sau tăng tốc và buồng cấy ghép. Nguồn ion rất quan trọng vì nó tách các electron khỏi nguyên tử để tạo thành các ion dương, sau đó được tách ra để tạo thành chùm ion.

Chùm tia này đi qua một mô-đun phân tích khối lượng, cô lập có chọn lọc các ion mong muốn để biến đổi chất bán dẫn. Sau khi phân tích khối lượng, chùm ion có độ tinh khiết cao được tập trung và định hình, được tăng tốc đến năng lượng cần thiết và quét đồng đều trên toàn bộ bề mặt.chất nền bán dẫn. Các ion năng lượng cao xuyên qua vật liệu, gắn vào mạng tinh thể, có thể tạo ra các khuyết tật có lợi cho một số ứng dụng nhất định, chẳng hạn như các vùng cách ly trên chip và mạch tích hợp. Đối với các ứng dụng khác, chu trình ủ được sử dụng để sửa chữa hư hỏng và kích hoạt chất tạp chất, tăng cường độ dẫn điện của vật liệu.

Nguyên tắc cấy ion là gì?

Cấy ion là một kỹ thuật đưa chất dẫn xuất vào chất bán dẫn, đóng vai trò quan trọng trong chế tạo mạch tích hợp. Quá trình này bao gồm:

Làm sạch ion: Các ion được tạo ra từ nguồn, mang số electron và proton khác nhau, được gia tốc để tạo thành chùm ion dương/âm. Các tạp chất được lọc dựa trên tỷ lệ điện tích trên khối lượng để đạt được độ tinh khiết ion mong muốn.

Phun ion: Chùm ion được gia tốc được hướng vào một góc cụ thể so với bề mặt tinh thể mục tiêu, chiếu xạ đồng đềubánh xốp. Sau khi xuyên qua bề mặt, các ion trải qua va chạm và tán xạ trong mạng, cuối cùng lắng xuống ở một độ sâu nhất định, làm thay đổi tính chất của vật liệu. Doping theo khuôn mẫu có thể đạt được bằng cách sử dụng mặt nạ vật lý hoặc hóa học, cho phép sửa đổi điện chính xác ở các vùng mạch cụ thể.

Sự phân bố độ sâu dự kiến ​​của chất tạp chất được xác định bởi năng lượng, góc của chùm tia và đặc tính vật liệu của tấm bán dẫn.

Ưu điểm và hạn chế củaCấy ion?

Thuận lợi:

Phạm vi tạp chất rộng: Hầu hết tất cả các nguyên tố trong bảng tuần hoàn đều có thể được sử dụng với độ tinh khiết cao được đảm bảo bằng việc lựa chọn ion chính xác.

Kiểm soát chính xác: Năng lượng và góc của chùm ion có thể được kiểm soát chính xác, cho phép phân phối độ sâu và nồng độ chính xác của chất dẫn xuất.

Tính linh hoạt: Việc cấy ion không bị giới hạn bởi giới hạn độ hòa tan của tấm bán dẫn, cho phép nồng độ cao hơn các phương pháp khác.

Doping đồng đều: Có thể đạt được doping đồng đều trên diện rộng.

Kiểm soát nhiệt độ: Nhiệt độ của wafer có thể được kiểm soát trong quá trình cấy ghép.

Hạn chế:

Độ sâu nông: Thường giới hạn ở khoảng một micron tính từ bề mặt.

Khó khăn khi cấy ghép rất nông: Các chùm tia năng lượng thấp khó kiểm soát, làm tăng thời gian và chi phí xử lý.

Thiệt hại mạng tinh thể: Các ion có thể làm hỏng mạng tinh thể, đòi hỏi phải ủ sau khi cấy ghép để sửa chữa và kích hoạt chất dẫn xuất.

Chi phí cao: Chi phí thiết bị và quy trình rất lớn.

Chúng tôi ở Semicorex chuyên vềThan chì/Gốm sứ với lớp phủ CVD độc quyềngiải pháp cấy ion, nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc cần thêm thông tin chi tiết, vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Điện thoại liên hệ: +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com