¿Qué es el proceso de implantación de iones de oblea de silicio?

¿Qué es el proceso de implantación de iones de oblea de silicio?

El dopaje de semiconductores es un paso clave del proceso en la producción de circuitos integrados. En el proceso de producción de semiconductores, se utiliza silicio cristalino como material de sustrato de la oblea y su conductividad eléctrica es muy baja. El silicio se convierte en un semiconductor útil solo cuando se agregan pequeñas cantidades de impurezas que alteran su estructura y conductividad. Este proceso de agregar impurezas a una oblea de cristal de silicio se denomina dopaje. En el proceso de procesamiento de obleas, hay dos formas de introducir elementos de impureza en la oblea, a saber, difusión térmica e implantación de iones, como se muestra en la siguiente figura. Allí, la implantación de iones es una tecnología de dopaje importante en la fabricación moderna de circuitos integrados (CI).PAM-XIAMEN puede ofreceroblea de siliciopara la fabricación de circuitos integrados.

Diagrama del proceso de implantación de iones de silicio

Proceso de implantación de iones de silicio

1. ¿Qué es el proceso de implantación de iones de silicio?

La implantación de iones es esencialmente un proceso de bombardeo físico, que consiste en dopar iones cargados con cierta energía en silicio. La energía de implantación está entre 1keV y 1MeV, y la profundidad de distribución de iones promedio correspondiente está entre 10nm y 10um. Cuando se implantan iones de impurezas en el material, los iones serán absorbidos por el material y se convertirán en parte del material, optimizando así las propiedades de la superficie del material al cambiar la composición de la superficie y la estructura cristalina del material.

Los procesos relacionados con la implantación generalmente incluyen lo siguiente: implantes múltiples, capas de enmascaramiento, implantes de ángulo de inclinación, implantes de alta energía e implantes de alta corriente.

2. Usos de la implantación de iones

Hay varios usos de la implantación de iones:

* Múltiples implantaciones para formar una distribución especial;

* Elija el material de enmascaramiento y el grosor apropiados para bloquear una determinada proporción de iones incidentes para que no entren en el sustrato;

* Implantación en un ángulo oblicuo para formar una unión ultrasuperficial;

* Implantación de alta energía para formar una capa enterrada;

* La implantación de alta corriente se utiliza para la deposición previa en tecnología de difusión, ajuste de voltaje de umbral y capa aislante formada para aplicaciones SOI (SOI: Silicon-On-Insulator, silicio sobre sustrato aislante, esta tecnología está en la capa superior de silicio y A se introduce una capa de óxido enterrada entre los sustratos posteriores).

3. Ventajas de la implantación de iones

En comparación con la difusión térmica, la ventaja más significativa de la tecnología de implantación de iones es que puede lograr el propósito de dopar las obleas de silicio en un proceso de menor tamaño. Además, otras ventajas del proceso de implantación de iones también lo hacen más adecuado para procesos avanzados de fabricación de semiconductores. Específicamente, consulte la tabla 1

Tabla 1 Ventajas del proceso de implantación de iones

Ventajas Descripción
Control preciso del contenido de impurezas Puede controlar con precisión la concentración de impurezas implantadas en un amplio rango, el error está entre ±2%
Muy buena homogeneidad de impurezas. Controle la uniformidad de las impurezas escaneando
Buen control sobre la profundidad de penetración de las impurezas Controle la profundidad de penetración de las impurezas mediante el control de la energía iónica durante la implantación, lo que aumenta la flexibilidad del diseño
Generar un único haz de iones La tecnología de separación de masas produce un haz de iones puros libre de contaminación. Se pueden seleccionar diferentes impurezas para la implantación.
Proceso a baja temperatura La implantación de iones se realiza a temperatura moderada. Se permiten diferentes máscaras de litografía.
Los iones implantados pueden atravesar la membrana. Las impurezas se pueden implantar a través de la película, lo que permite el ajuste del voltaje de umbral del transistor MOS después del crecimiento del óxido de la puerta, lo que aumenta la flexibilidad del implante.
Sin límite de solubilidad sólida El contenido de impurezas implantadas no está limitado por la solubilidad sólida de la oblea de silicio.

 

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