Enplantasyon Iyon se yon metòd pou ajoute yon sèten kantite ak kalite enpurte nan materyèl semi-conducteurs chanje pwopriyete elektrik yo. Kantite lajan an ak distribisyon enpurte yo ka jisteman kontwole.
Pati 1
Poukisa sèvi ak pwosesis implantation ion
Nan envantè de pouvwa semi-conducteurs aparèy, rejyon P/N dopaj tradisyonèlSilisyòm waferska reyalize pa difizyon. Sepandan, konstan difizyon nan atòm enpurte nancarbure Silisyòmse ekstrèmman ba, kidonk li se ireyèl reyalize dopaj selektif pa pwosesis difizyon, jan yo montre nan Figi 1. Nan lòt men an, kondisyon yo tanperati nan enplantasyon ion yo pi ba pase sa yo nan pwosesis difizyon, ak yon distribisyon dopan pi fleksib ak egzat ka dwe fòme.
Figi 1 Konparezon teknoloji dopaj difizyon ak enplantasyon ion nan materyèl carbure Silisyòm
Pati 2
Ki jan yo reyalizecarbure Silisyòmenplantasyon ion
Ekipman enplantasyon iyon wo-enèji tipik yo itilize nan pwosesis manifakti pwosesis carbure Silisyòm sitou konsiste de yon sous ion, plasma, konpozan aspirasyon, leman analyse, travès ion, tib akselerasyon, chanm pwosesis, ak disk optik, jan yo montre nan Figi 2.
Figi 2 Dyagram chema nan ekipman enplantasyon iyon wo-enèji carbure Silisyòm
(Sous: "Teknoloji Faktori Semiconductor")
Enplantasyon ion SiC anjeneral te pote soti nan tanperati ki wo, sa ki ka minimize domaj nan lasi kristal ki te koze pa bonbadman ion. Pou4H-SiC wafers, pwodiksyon zòn N-kalite anjeneral reyalize pa enplantasyon iyon nitwojèn ak fosfò, ak pwodiksyon an nanP-tipzòn anjeneral reyalize pa implanting iyon aliminyòm ak iyon bor.
Tablo 1. Egzanp dopaj selektif nan fabrikasyon aparèy SiC
(Sous: Kimoto, Cooper, Fondamantal nan Teknoloji Silisyòm Carbide: Kwasans, Karakterizasyon, Aparèy, ak Aplikasyon)
Figi 3 Konparezon enplantasyon ion enèji milti-etap ak distribisyon konsantrasyon dopan sifas wafer
(Sous: G.Lulli, Entwodiksyon nan Enplantasyon Ion)
Yo nan lòd yo reyalize konsantrasyon dopan inifòm nan zòn nan enplantasyon iyon, enjenyè anjeneral itilize enplantasyon iyon milti-etap ajiste distribisyon an jeneral konsantrasyon nan zòn nan enplantasyon (jan yo montre nan Figi 3); nan pwosesis fabrikasyon pwosesis aktyèl la, lè w ajiste enèji enplantasyon an ak dòz enplantasyon ion implanter la, yo ka kontwole konsantrasyon dopan ak pwofondè dopan nan zòn implantation ion yo, jan yo montre nan Figi 4. (a) ak (b); enplantè a ion fè enplantasyon iyon inifòm sou sifas la wafer pa eskane sifas la wafer plizyè fwa pandan operasyon, jan yo montre nan Figi 4. (c).
(c) Mouvman trajectoire enplantè ion pandan enplantasyon ion
Figi 4 Pandan pwosesis enplantasyon iyon an, konsantrasyon enpurte ak pwofondè yo kontwole pa ajiste enèji implantation ion ak dòz la.
III
Aktivasyon annealing pwosesis pou enplantasyon ion carbure Silisyòm
Konsantrasyon an, zòn distribisyon, pousantaj deklanchman, domaj nan kò a ak sou sifas la nan enplantasyon an ion yo se paramèt prensipal yo nan pwosesis la enplantasyon ion. Gen anpil faktè ki afekte rezilta paramèt sa yo, ki gen ladan dòz enplantasyon, enèji, oryantasyon kristal nan materyèl la, tanperati enplantasyon, tanperati rkwit, tan rkwit, anviwònman, elatriye Kontrèman ak dopaj Silisyòm ion implantation, li toujou difisil pou konplètman ionize. enpurte yo nan carbure Silisyòm apre dopaj enplantasyon ion. Lè w ap pran to iyonizasyon akseptè aliminyòm nan rejyon net 4H-SiC kòm egzanp, nan yon konsantrasyon dopan 1 × 1017cm-3, to ionizasyon akseptè a se sèlman apeprè 15% nan tanperati chanm (anjeneral pousantaj ionizasyon Silisyòm se apeprè 100%). Yo nan lòd yo reyalize objektif la nan gwo pousantaj aktivasyon ak mwens domaj, yo pral itilize yon pwosesis rkwir segondè-tanperati apre enplantasyon ion pou rekristalize domaj yo amorphe ki te pwodwi pandan enplantasyon, pou atòm yo implant antre nan sit ranplasman an epi yo aktive, jan yo montre yo. nan Figi 5. Koulye a, konpreyansyon moun yo nan mekanis nan pwosesis la recuit se toujou limite. Kontwòl ak konpreyansyon pwofondè nan pwosesis la annealing se youn nan konsantre rechèch yo nan enplantasyon ion nan lavni an.
Figi 5 Dyagram chema chanjman nan aranjman atomik sou sifas zòn implantation ion carbure Silisyòm anvan ak apre recuit enplantasyon ion, kote Vsireprezante pòs vid Silisyòm, VCreprezante pòs vid kabòn, Cireprezante atòm ranpli kabòn, ak Siireprezante atòm ranpli Silisyòm
Ion aktivasyon annealing jeneralman gen ladann founo recuit, rapid recuit ak lazè recuit. Akòz sublimasyon nan atòm Si nan materyèl SiC, tanperati a annealing jeneralman pa depase 1800 ℃; se atmosfè a annealing jeneralman te pote soti nan yon gaz inaktif oswa vakyòm. Iyon diferan lakòz diferan sant domaj nan SiC epi yo mande pou diferan tanperati rkwir. Soti nan pifò rezilta eksperimantal yo, li ka konkli ke pi wo tanperati a annealing, pi wo a to aktivasyon (jan yo montre nan Figi 6).
Figi 6 Efè tanperati rkwit sou pousantaj aktivasyon elektrik nan enplantasyon nitwojèn oswa fosfò nan SiC (nan tanperati chanm)
(Total dòz enplantasyon 1 × 1014cm-2)
(Sous: Kimoto, Cooper, Fondamantal nan Teknoloji Silisyòm Carbide: Kwasans, Karakterizasyon, Aparèy, ak Aplikasyon)
Pwosesis deklanchman deklanchman souvan itilize apre enplantasyon ion SiC te pote soti nan yon atmosfè Ar nan 1600 ℃ ~ 1700 ℃ pou rkristalize sifas SiC ak aktive dopant la, kidonk amelyore konduktiviti nan zòn dope; anvan annealing, yon kouch fim kabòn ka kouvwi sou sifas la wafer pou pwoteksyon sifas diminye degradasyon sifas ki te koze pa Si desorption ak sifas migrasyon atomik, jan yo montre nan Figi 7; apre rkwit, fim kabòn nan ka retire pa oksidasyon oswa korozyon.
Figi 7 Konparezon brutality sifas wafers 4H-SiC avèk oswa san pwoteksyon fim kabòn anba tanperati rkwit 1800℃
(Sous: Kimoto, Cooper, Fondamantal nan Teknoloji Silisyòm Carbide: Kwasans, Karakterizasyon, Aparèy, ak Aplikasyon)
IV
Enpak pwosesis enplantasyon ion SiC ak deklanchman annealing
Enplantasyon iyon ak rkwit deklanchman ki vin apre pral inevitableman pwodwi domaj ki diminye pèfòmans aparèy: domaj pwen konplèks, fay anpile (jan yo montre nan Figi 8), nouvo dislokasyon, defo nivo enèji fon oswa gwo twou san fon, pasan debwatman avyon debaz ak mouvman nan dislokasyon ki deja egziste. Depi pwosesis bonbadman ion ki gen gwo enèji pral lakòz estrès nan wafer SiC la, pwosesis enplantasyon ion wo-tanperati ak gwo enèji ap ogmante deformation wafer la. Pwoblèm sa yo te vin tou yon direksyon ki ijan bezwen yo dwe optimize ak etidye nan pwosesis fabrikasyon SiC ion implantation ak annealing.
Figi 8 Dyagram eskematik konparezon ant aranjman nòmal lasi 4H-SiC ak diferan fay anpile
(Sous: Nicolὸ Piluso 4H-SiC Defo)
V.
Amelyorasyon pwosesis enplantasyon ion carbure Silisyòm
(1) Yon fim oksid mens kenbe sou sifas zòn enplantasyon iyon an pou diminye degre enplantasyon domaj ki te koze pa enplantasyon ion wo-enèji sou sifas kouch epitaxial carbure Silisyòm, jan yo montre nan Figi 9. (a) .
(2) Amelyore bon jan kalite a nan disk la sib nan ekipman an implantation ion, se konsa ke wafer la ak disk la sib anfòm pi byen, konduktiviti nan tèmik nan disk la sib nan wafer la se pi bon, ak ekipman an chofe do a nan wafer la. plis inifòm, amelyore kalite wo-tanperati ak gwo enèji enplantasyon ion sou silisyòm carbure wafers, jan yo montre nan Figi 9. (b).
(3) Optimize to ogmantasyon tanperati a ak inifòmite tanperati a pandan operasyon ekipman annealing wo-tanperati a.
Figi 9 Metòd pou amelyore pwosesis enplantasyon ion
Lè poste: Oct-22-2024