Was ist der Ionenimplantationsprozess von Siliziumwafern?

Was ist der Ionenimplantationsprozess von Siliziumwafern?

Die Dotierung von Halbleitern ist ein wichtiger Prozessschritt bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen. Bei der Halbleiterherstellung wird kristallines Silizium als Substratmaterial des Wafers verwendet, dessen elektrische Leitfähigkeit sehr schlecht ist. Silizium wird nur dann zu einem nützlichen Halbleiter, wenn geringe Mengen an Verunreinigungen hinzugefügt werden, die seine Struktur und Leitfähigkeit verändern. Dieser Vorgang des Hinzufügens von Verunreinigungen zu einem Siliziumkristallwafer wird als Dotieren bezeichnet. Bei der Waferverarbeitung gibt es zwei Möglichkeiten, Verunreinigungselemente in den Wafer einzubringen, nämlich thermische Diffusion und Ionenimplantation, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Darin ist die Ionenimplantation eine wichtige Dotierungstechnologie bei der Herstellung moderner integrierter Schaltkreise (IC).PAM-XIAMEN anbieten kannSiliziumwaferfür die IC-Fertigung.

Prozessdiagramm für die Implantation von Siliziumionen

Verfahren zur Implantation von Siliziumionen

1. Was ist ein Siliziumionenimplantationsprozess?

Die Ionenimplantation ist im Wesentlichen ein Prozess des physikalischen Beschusses, bei dem geladene Ionen mit bestimmter Energie in Silizium dotiert werden. Die Implantationsenergie liegt zwischen 1 keV und 1 MeV, und die entsprechende durchschnittliche Ionenverteilungstiefe liegt zwischen 10 nm und 10 um. Wenn Verunreinigungsionen in das Material implantiert werden, werden die Ionen von dem Material absorbiert und werden Teil des Materials, wodurch die Oberflächeneigenschaften des Materials optimiert werden, indem die Oberflächenzusammensetzung und die Kristallstruktur des Materials verändert werden.

Die implantationsbezogenen Prozesse umfassen im Allgemeinen die folgenden: Mehrfachimplantationen, Maskierungsschichten, Neigungswinkelimplantationen, Hochenergieimplantationen und Hochstromimplantationen.

2. Verwendungen der Ionenimplantation

Es gibt mehrere Anwendungen der Ionenimplantation:

* Mehrere Implantationen, um eine spezielle Verteilung zu bilden;

* Wählen Sie ein geeignetes Maskierungsmaterial und eine geeignete Dicke, um einen bestimmten Anteil der einfallenden Ionen daran zu hindern, in das Substrat einzudringen;

* Implantation in einem schrägen Winkel, um einen ultraflachen Übergang zu bilden;

* Hochenergieimplantation zur Bildung einer vergrabenen Schicht;

* Die Hochstromimplantation wird für die Vorabscheidung in der Diffusionstechnologie, die Einstellung der Schwellenspannung und die für SOI-Anwendungen gebildete Isolierschicht verwendet (SOI: Silicon-On-Insulator, Silizium auf isolierendem Substrat, diese Technologie befindet sich in der obersten Schicht aus Silizium und A vergrabene Oxidschicht wird zwischen die rückseitigen Substrate eingebracht).

3. Vorteile der Ionenimplantation

Im Vergleich zur thermischen Diffusion besteht der bedeutendste Vorteil der Ionenimplantationstechnologie darin, dass sie den Zweck der Dotierung von Siliziumwafern in einem Prozess mit kleinerer Prozessgröße erreichen kann. Zusätzlich machen andere Vorteile des Ionenimplantationsverfahrens es auch geeigneter für fortgeschrittene Halbleiterherstellungsprozesse. Bitte beziehen Sie sich insbesondere auf Tabelle 1

Tabelle 1 Vorteile des Ionenimplantationsprozesses

Vorteile Beschreibung
Präzise Kontrolle des Verunreinigungsgehalts Kann die Konzentration implantierter Verunreinigungen in einem weiten Bereich genau steuern, der Fehler liegt zwischen ±2%
Sehr gute Fremdstoffhomogenität Kontrollieren Sie die Einheitlichkeit von Verunreinigungen durch Scannen
Gute Kontrolle über die Eindringtiefe von Verunreinigungen Kontrollieren Sie die Eindringtiefe von Verunreinigungen, indem Sie die Ionenenergie während der Implantation kontrollieren, wodurch die Designflexibilität erhöht wird
Erzeugen Sie einen einzelnen Ionenstrahl Die Massentrennungstechnologie erzeugt einen reinen Ionenstrahl frei von Verunreinigungen. Für die Implantation können verschiedene Verunreinigungen ausgewählt werden
Niedertemperaturverfahren Die Ionenimplantation wird bei moderater Temperatur durchgeführt. Es sind verschiedene Lithographiemasken erlaubt.
Implantierte Ionen können die Membran passieren Störstellen können durch den Film implantiert werden, was eine Einstellung der Schwellenspannung des MOS-Transistors nach dem Wachstum des Gateoxids ermöglicht, wodurch die Implantationsflexibilität erhöht wird
Keine feste Löslichkeitsgrenze Der Gehalt an implantierten Verunreinigungen ist nicht durch die Feststofflöslichkeit des Siliziumwafers begrenzt

 

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