عملية زرع وانتشار الأيونات

زرع الأيونات هو طريقة لتطعيم أشباه الموصلات وإحدى العمليات الرئيسية في تصنيع أشباه الموصلات.

لماذا المنشطات؟

لا يحتوي السيليكون النقي/السيليكون الجوهري على ناقلات حرة (إلكترونات أو ثقوب) بالداخل وله موصلية ضعيفة. في تكنولوجيا أشباه الموصلات، التطعيم هو إضافة كمية صغيرة جدًا من ذرات الشوائب عمدًا إلى السيليكون الداخلي لتغيير الخواص الكهربائية للسيليكون، مما يجعله أكثر موصلية وبالتالي يمكن استخدامه لتصنيع أجهزة أشباه الموصلات المختلفة. يمكن أن يكون المنشطات منشطًا من النوع n أو منشطًا من النوع p. التطعيم من النوع n: يتم تحقيقه عن طريق تطعيم العناصر الخماسية التكافؤ (مثل الفوسفور والزرنيخ وما إلى ذلك) في السيليكون؛ التطعيم من النوع p: يتم تحقيقه عن طريق تطعيم العناصر الثلاثية التكافؤ (مثل البورون والألومنيوم وما إلى ذلك) في السيليكون. تتضمن طرق المنشطات عادةً الانتشار الحراري وزرع الأيونات.

طريقة الانتشار الحراري

الانتشار الحراري هو ترحيل عناصر الشوائب إلى السيليكون عن طريق التسخين. تحدث هجرة هذه المادة بسبب غاز الشوائب عالي التركيز نحو ركيزة السيليكون منخفضة التركيز، ويتم تحديد وضع هجرتها من خلال اختلاف التركيز ودرجة الحرارة ومعامل الانتشار. مبدأ التطعيم الخاص بها هو أنه عند درجة حرارة عالية، فإن الذرات الموجودة في رقاقة السيليكون والذرات الموجودة في مصدر التنشيط ستحصل على طاقة كافية للتحرك. يتم أولاً امتصاص ذرات مصدر المنشطات على سطح رقاقة السيليكون، ثم تذوب هذه الذرات في الطبقة السطحية لرقاقة السيليكون. عند درجات الحرارة المرتفعة، تنتشر ذرات التطعيم إلى الداخل عبر الفجوات الشبكية لرقاقة السيليكون أو تحل محل مواضع ذرات السيليكون. وفي نهاية المطاف، تصل ذرات المنشطات إلى توازن توزيع معين داخل الرقاقة. تتميز طريقة الانتشار الحراري بتكاليف منخفضة وعمليات ناضجة. ومع ذلك، لديها أيضًا بعض القيود، مثل التحكم في عمق المنشطات والتركيز ليس بدقة زرع الأيونات، وقد تؤدي عملية درجة الحرارة المرتفعة إلى تلف الشبكة، وما إلى ذلك.

زرع الأيونات:

إنه يشير إلى تأين عناصر المنشطات وتشكيل شعاع أيوني، والذي يتم تسريعه إلى طاقة معينة (مستوى keV ~ MeV) من خلال الجهد العالي ليتصادم مع ركيزة السيليكون. يتم زرع أيونات المنشطات فعليًا في السيليكون لتغيير الخواص الفيزيائية للمنطقة المنشطات من المادة.

مزايا زرع الأيونات:

إنها عملية ذات درجة حرارة منخفضة، ويمكن مراقبة كمية الزرع/كمية المنشطات، ويمكن التحكم بدقة في محتوى الشوائب؛ يمكن التحكم بدقة في عمق غرس الشوائب؛ توحيد النجاسة جيد؛ بالإضافة إلى القناع الصلب، يمكن أيضًا استخدام مقاوم الضوء كقناع؛ ولا يقتصر على التوافق (انحلال ذرات الشوائب في بلورات السيليكون بسبب تعاطي المنشطات بالانتشار الحراري يقتصر على الحد الأقصى للتركيز، ويوجد حد ذوبان متوازن، في حين أن زرع الأيونات هو عملية فيزيائية غير متوازنة. يتم حقن ذرات الشوائب إلى بلورات السيليكون ذات الطاقة العالية، والتي يمكن أن تتجاوز حد الذوبان الطبيعي للشوائب في بلورات السيليكون، أحدهما هو ترطيب الأشياء بصمت، والآخر هو إجبار القوس.)

مبدأ زرع الأيونات:

أولاً، يتم ضرب ذرات الغاز الشوائب بالإلكترونات الموجودة في المصدر الأيوني لتوليد الأيونات. يتم استخلاص الأيونات المتأينة بواسطة مكون الشفط لتكوين شعاع أيوني. بعد التحليل المغناطيسي، تنحرف الأيونات ذات نسب الكتلة إلى الشحنة المختلفة (لأن الشعاع الأيوني المتكون في المقدمة لا يحتوي فقط على الشعاع الأيوني للشوائب المستهدفة، ولكن أيضًا الشعاع الأيوني لعناصر المواد الأخرى، والتي يجب ترشيحها خارج)، ويتم فصل شعاع أيون عنصر الشوائب النقي الذي يلبي المتطلبات، ومن ثم يتم تسريعه بواسطة الجهد العالي، ويتم زيادة الطاقة، ويتم تركيزه ومسحه ضوئيًا إلكترونيًا، وأخيراً يصل إلى الموضع المستهدف لتحقيق الزرع.

الشوائب المزروعة بواسطة الأيونات تكون غير نشطة كهربائيًا بدون معالجة، لذلك بعد زرع الأيونات، تتعرض عمومًا إلى درجة حرارة عالية للتليين لتنشيط أيونات الشوائب، ويمكن لدرجات الحرارة المرتفعة إصلاح تلف الشبكة الناتج عن زرع الأيونات.

تقدم Semicorex جودة عاليةأجزاء كربيد السيليكونفي عملية زرع وانتشار الأيونات. إذا كانت لديك أي استفسارات أو كنت بحاجة إلى تفاصيل إضافية، فلا تتردد في الاتصال بنا.

هاتف الاتصال رقم +86-13567891907

البريد الإلكتروني: sales@semicorex.com