🗊Презентация Ионная имплантация

ЙОНДЫҚ ЛЕГІРЛЕУ ӘДІСТЕРІ Шоманов Рустем Абылхан Абай МВ-417

ЙОНДЫҚ ЛЕГІРЛЕУ Ио́нная импланта́ция — способ введения атомов примесей в поверхностный слой пластины или эпитаксиальной пленки путём бомбардировки его поверхности пучком ионов c высокой энергией (10—2000 КэВ). Широко используется при создании полупроводниковых приборов методом планарной технологии. В этом качестве применяется для образования в приповерхностном слое полупроводника областей с содержанием донорных или акцепторных примесей с целью создания p-n-переходов и гетеропереходов, а также низкоомных контактов. Ионную имплантацию также применяют как метод легирования металлов для изменения их физических и химических свойств (повышения твердости, износостойкости, коррозионной стойкости и т. д.).

ЖҰМЫС ЖАСАУ ПРИНЦИПІ Основными блоками ионно-лучевой установки являются источник ионов (ion source), ионный ускоритель, магнитный сепаратор, система сканирования пучком ионов, и камера, в которой находится бомбардируемый образец (substrate). Ионы имплантируемого материала разгоняются в электростатическом ускорителе и бомбардируют образец. Ионы ускоряются до энергий 10-5000кэВ. Проникновение ионов в глубину образца зависит от их энергии и составляет от нескольких нанометров, до нескольких микрометров. Ионы с энергией 1-10 кэВ не вызывают изменений в структуре образца, тогда как более энергетичные потоки ионов могут значительно его разрушить.

ЖҰМЫС ЖАСАУ ПРИНЦИПІ Ионная имплантация приводит к значительному изменению свойств поверхности по глубине: слой с измененным химическим составом до 1-9 мкм; слой с измененной дислокационной структурой до 100 мкм.

Легирование полупроводников Ионное легирование широко используется при создании БИС и СБИС. По сравнению с диффузией оно позволяет создавать слои с субмикронными горизонтальными размерами толщиной менее 0,1 мкм с высокой воспроизводимостью параметров. Ионы элементов, используемых обычно для создания примесной проводимости, внедряясь в кристалл полупроводника занимают в его решетке положение атомов замещения и создают соответствующий тип проводимости. Внедряя ионы III и V групп в монокристалл кремния, можно получить p-n переход в любом месте и на любой площади кристалла.

Цели легирования Основная цель — изменить тип проводимости и концентрацию носителей в объёме полупроводника для получения заданных свойств (проводимости, получения требуемой плавности p-n-перехода). Самыми распространёнными легирующими примесями для кремния являются фосфор и мышьяк (позволяют получить n-тип проводимости) и бор (p-тип).

ЙОНДЫҚ ЛЕГІРЛЕУ ЭТАПТАРЫ Ионная имплантация позволяет контролировать параметры приборов более точно, чем термодиффузия, и получать более резкие p-n-переходы. Технологически проходит в несколько этапов: Загонка (имплантация) атомов примеси из плазмы (газа). Активация примеси, контроль глубины залегания и плавности p-n-перехода путём отжига. Ионная имплантация контролируется следующими параметрами: доза — количество примеси; энергия — определяет глубину залегания примеси (чем выше, тем глубже); температура отжига — чем выше, тем быстрее происходит перераспределение носителей примеси; время отжига — чем дольше, тем сильнее происходит перераспределение примеси.

Термодиффузия Термодиффузия содержит следующие этапы: Осаждение легирующего материала. Термообработка (отжиг) для загонки примеси в легируемый материал. Удаление легирующего материала.

Нейтронно-трансмутационное легирование При нейтронно-трансмутационном легировании легирующие примеси не вводятся в полупроводник, а образуются («трансмутируют») из атомов исходного вещества (кремний, арсенид галлия) в результате ядерных реакций, вызванных облучением исходного вещества нейтронами. НТЛ позволяет получать монокристаллический кремний с особо равномерным распределением атомов примеси. Метод используется в основном для легирования подложки, особенно для устройств силовой электроники[2]. Когда облучаемым веществом является кремний, под воздействием потока тепловых нейтронов из изотопа кремния 30Si образуется радиоактивный изотоп 31Si, который затем распадается с образованием стабильного изотопа фосфора 31P. Образующийся 31P создаёт проводимость n-типа.