அயனி பொருத்துதல் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு மற்றும் வகை அசுத்தங்களை குறைக்கடத்தி பொருட்களில் சேர்ப்பதன் மூலம் அவற்றின் மின் பண்புகளை மாற்றும் முறையாகும். அசுத்தங்களின் அளவு மற்றும் விநியோகத்தை துல்லியமாக கட்டுப்படுத்த முடியும்.
பகுதி 1
அயன் பொருத்துதல் செயல்முறையை ஏன் பயன்படுத்த வேண்டும்
சக்தி குறைக்கடத்தி சாதனங்களின் தயாரிப்பில், பாரம்பரியத்தின் P/N பகுதி ஊக்கமருந்துசிலிக்கான் செதில்கள்பரவல் மூலம் அடைய முடியும். இருப்பினும், அசுத்த அணுக்களின் பரவல் மாறிலிசிலிக்கான் கார்பைடுமிகவும் குறைவாக உள்ளது, எனவே படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பரவல் செயல்முறை மூலம் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட ஊக்கமருந்துகளை அடைவது நம்பத்தகாதது. மறுபுறம், அயனி பொருத்துதலின் வெப்பநிலை நிலைகள் பரவல் செயல்முறையை விட குறைவாக உள்ளது, மேலும் மிகவும் நெகிழ்வான மற்றும் துல்லியமான ஊக்கமருந்து விநியோகம் உருவாக்கப்படும்.
படம் 1 சிலிக்கான் கார்பைடு பொருட்களில் பரவல் மற்றும் அயன் பொருத்துதல் ஊக்கமருந்து தொழில்நுட்பங்களின் ஒப்பீடு
பகுதி 2
எப்படி அடைவதுசிலிக்கான் கார்பைடுஅயன் பொருத்துதல்
சிலிக்கான் கார்பைடு செயல்முறை உற்பத்தி செயல்பாட்டில் பயன்படுத்தப்படும் வழக்கமான உயர்-ஆற்றல் அயனி பொருத்துதல் கருவியானது, படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, முக்கியமாக ஒரு அயன் மூல, பிளாஸ்மா, ஆஸ்பிரேஷன் கூறுகள், பகுப்பாய்வு காந்தங்கள், அயன் கற்றைகள், முடுக்கம் குழாய்கள், செயல்முறை அறைகள் மற்றும் ஸ்கேனிங் வட்டுகள் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது.
படம் 2 சிலிக்கான் கார்பைடு உயர் ஆற்றல் அயன் பொருத்துதல் கருவியின் திட்ட வரைபடம்
(ஆதாரம்: "செமிகண்டக்டர் உற்பத்தி தொழில்நுட்பம்")
SiC அயன் பொருத்துதல் பொதுவாக அதிக வெப்பநிலையில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது, இது அயன் குண்டுவீச்சினால் ஏற்படும் படிக லட்டுக்கு ஏற்படும் சேதத்தை குறைக்கும். க்கு4H-SiC செதில்கள், N-வகை பகுதிகளின் உற்பத்தி பொதுவாக நைட்ரஜன் மற்றும் பாஸ்பரஸ் அயனிகளைப் பொருத்துவதன் மூலம் அடையப்படுகிறது, மேலும் இதன் உற்பத்திபி-வகைபகுதிகள் பொதுவாக அலுமினியம் அயனிகள் மற்றும் போரான் அயனிகளை பொருத்துவதன் மூலம் அடையப்படுகிறது.
அட்டவணை 1. SiC சாதன உற்பத்தியில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட ஊக்கமருந்துக்கான எடுத்துக்காட்டு
(ஆதாரம்: கிமோட்டோ, கூப்பர், சிலிக்கான் கார்பைடு தொழில்நுட்பத்தின் அடிப்படைகள்: வளர்ச்சி, குணாதிசயம், சாதனங்கள் மற்றும் பயன்பாடுகள்)
படம் 3 பல-படி ஆற்றல் அயன் பொருத்துதல் மற்றும் செதில் மேற்பரப்பு ஊக்கமருந்து செறிவு விநியோகம் ஆகியவற்றின் ஒப்பீடு
(ஆதாரம்: G.Lulli, Ion Implantation அறிமுகம்)
அயன் உள்வைப்பு பகுதியில் ஒரே மாதிரியான ஊக்கமருந்து செறிவை அடைவதற்காக, பொறியாளர்கள் பொதுவாக பல-படி அயன் பொருத்துதலைப் பயன்படுத்தி உள்வைப்புப் பகுதியின் ஒட்டுமொத்த செறிவு விநியோகத்தை சரிசெய்ய பயன்படுத்துகின்றனர் (படம் 3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது); உண்மையான செயல்முறை உற்பத்தி செயல்பாட்டில், அயன் இம்ப்ளாண்டரின் உள்வைப்பு ஆற்றல் மற்றும் உள்வைப்பு அளவை சரிசெய்வதன் மூலம், படம் 4. (a) மற்றும் (b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அயன் உள்வைப்பு பகுதியின் ஊக்கமருந்து செறிவு மற்றும் ஊக்கமருந்து ஆழம் ஆகியவற்றைக் கட்டுப்படுத்தலாம்; படம் 4. (c) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, செயல்பாட்டின் போது செதில் மேற்பரப்பை பல முறை ஸ்கேன் செய்வதன் மூலம் அயன் உள்வைப்பு செதில் மேற்பரப்பில் சீரான அயனி பொருத்துதலை செய்கிறது.
(இ) அயனி பொருத்துதலின் போது அயனி இம்ப்ளாண்டரின் இயக்கப் பாதை
படம் 4 அயனி பொருத்துதல் செயல்பாட்டின் போது, அயனி பொருத்துதல் ஆற்றல் மற்றும் அளவை சரிசெய்வதன் மூலம் தூய்மையற்ற செறிவு மற்றும் ஆழம் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது
III
சிலிக்கான் கார்பைடு அயன் பொருத்துதலுக்கான செயல்படுத்தல் அனீலிங் செயல்முறை
செறிவு, விநியோக பகுதி, செயல்படுத்தும் வீதம், உடலில் உள்ள குறைபாடுகள் மற்றும் அயனி பொருத்துதலின் மேற்பரப்பில் உள்ள குறைபாடுகள் ஆகியவை அயனி உள்வைப்பு செயல்முறையின் முக்கிய அளவுருக்கள் ஆகும். இந்த அளவுருக்களின் முடிவுகளைப் பாதிக்கும் பல காரணிகள் உள்ளன, உள்வைப்பு டோஸ், ஆற்றல், பொருளின் படிக நோக்குநிலை, உள்வைப்பு வெப்பநிலை, அனீலிங் வெப்பநிலை, அனீலிங் நேரம், சூழல் போன்றவை. சிலிக்கான் அயனி பொருத்துதல் ஊக்கமருந்து போலல்லாமல், முழுமையாக அயனியாக்கம் செய்வது இன்னும் கடினம். அயன் பொருத்துதல் ஊக்கமருந்துக்குப் பிறகு சிலிக்கான் கார்பைட்டின் அசுத்தங்கள். 4H-SiC இன் நடுநிலைப் பகுதியில் உள்ள அலுமினியம் ஏற்பி அயனியாக்கம் வீதத்தை உதாரணமாக எடுத்துக் கொண்டால், 1×1017cm-3 என்ற ஊக்கமருந்து செறிவில், ஏற்பி அயனியாக்கம் வீதம் அறை வெப்பநிலையில் சுமார் 15% மட்டுமே (பொதுவாக சிலிக்கானின் அயனியாக்கம் விகிதம் தோராயமாக இருக்கும். 100%). அதிக ஆக்டிவேஷன் வீதம் மற்றும் குறைவான குறைபாடுகள் என்ற இலக்கை அடைவதற்காக, அயனி பொருத்துதலின் போது உருவாகும் உருவமற்ற குறைபாடுகளை மீண்டும் படிகமாக்குவதற்கு உயர் வெப்பநிலை அனீலிங் செயல்முறை பயன்படுத்தப்படும், இதனால் பொருத்தப்பட்ட அணுக்கள் மாற்று தளத்தில் நுழைந்து செயல்படுத்தப்படுகின்றன படம் 5 இல். தற்போது, அனீலிங் செயல்முறையின் பொறிமுறையைப் பற்றிய மக்களின் புரிதல் இன்னும் குறைவாகவே உள்ளது. அனீலிங் செயல்முறையின் கட்டுப்பாடு மற்றும் ஆழமான புரிதல் எதிர்காலத்தில் அயனி பொருத்துதலின் ஆராய்ச்சி மையங்களில் ஒன்றாகும்.
படம் 5 சிலிக்கான் கார்பைடு அயன் இம்ப்ளான்டேஷன் பகுதியின் மேற்பரப்பில் உள்ள அணு ஏற்பாட்டின் திட்ட வரைபடம், அயனி பொருத்துதலுக்கு முன்னும் பின்னும் அனீலிங், அங்கு வி.siசிலிக்கான் காலியிடங்களைக் குறிக்கிறது, விCகார்பன் காலியிடங்களைக் குறிக்கிறது, சிiகார்பன் நிரப்பும் அணுக்களைக் குறிக்கிறது, மற்றும் Siiசிலிக்கான் நிரப்பு அணுக்களைக் குறிக்கிறது
அயன் ஆக்டிவேஷன் அனீலிங் பொதுவாக ஃபர்னேஸ் அனீலிங், ரேபிட் அனீலிங் மற்றும் லேசர் அனீலிங் ஆகியவை அடங்கும். SiC பொருட்களில் Si அணுக்களின் பதங்கமாதல் காரணமாக, அனீலிங் வெப்பநிலை பொதுவாக 1800℃ ஐ விட அதிகமாக இருக்காது; அனீலிங் வளிமண்டலம் பொதுவாக ஒரு மந்த வாயு அல்லது வெற்றிடத்தில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. வெவ்வேறு அயனிகள் SiC இல் வெவ்வேறு குறைபாடு மையங்களை ஏற்படுத்துகின்றன மற்றும் வெவ்வேறு அனீலிங் வெப்பநிலைகள் தேவைப்படுகின்றன. பெரும்பாலான சோதனை முடிவுகளிலிருந்து, அதிக அனீலிங் வெப்பநிலை, அதிக செயல்படுத்தும் விகிதம் (படம் 6 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது) என்று முடிவு செய்யலாம்.
SiC இல் (அறை வெப்பநிலையில்) நைட்ரஜன் அல்லது பாஸ்பரஸ் பொருத்துதலின் மின் செயல்படுத்தும் விகிதத்தில் வெப்பநிலையை அனீலிங் செய்யும் படம் 6 விளைவு
(மொத்த உள்வைப்பு டோஸ் 1×1014cm-2)
(ஆதாரம்: கிமோட்டோ, கூப்பர், சிலிக்கான் கார்பைடு தொழில்நுட்பத்தின் அடிப்படைகள்: வளர்ச்சி, குணாதிசயம், சாதனங்கள் மற்றும் பயன்பாடுகள்)
SiC அயன் பொருத்துதலுக்குப் பிறகு பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் செயல்படுத்தும் அனீலிங் செயல்முறையானது, SiC மேற்பரப்பை மறுபடிகமாக்குவதற்கும், டோபண்டைச் செயல்படுத்துவதற்கும் 1600℃~1700℃ இல் Ar வளிமண்டலத்தில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது, இதன் மூலம் டோப் செய்யப்பட்ட பகுதியின் கடத்துத்திறனை மேம்படுத்துகிறது; அனீலிங் செய்வதற்கு முன், படம் 7 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, Si சிதைவு மற்றும் மேற்பரப்பு அணு இடம்பெயர்வு ஆகியவற்றால் ஏற்படும் மேற்பரப்பு சிதைவைக் குறைக்க மேற்பரப்பு பாதுகாப்பிற்காக கார்பன் படலத்தின் ஒரு அடுக்கு செதில் மேற்பரப்பில் பூசப்படலாம்; அனீலிங் செய்த பிறகு, கார்பன் படலத்தை ஆக்ஸிஜனேற்றம் அல்லது அரிப்பு மூலம் அகற்றலாம்.
படம் 7 4H-SiC செதில்களின் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மையின் ஒப்பீடு 1800℃ அனீலிங் வெப்பநிலையில் கார்பன் ஃபிலிம் பாதுகாப்புடன் அல்லது இல்லாமல்
(ஆதாரம்: கிமோட்டோ, கூப்பர், சிலிக்கான் கார்பைடு தொழில்நுட்பத்தின் அடிப்படைகள்: வளர்ச்சி, குணாதிசயம், சாதனங்கள் மற்றும் பயன்பாடுகள்)
IV
SiC அயன் பொருத்துதல் மற்றும் செயல்படுத்துதல் அனீலிங் செயல்முறையின் தாக்கம்
அயனி இம்ப்லான்டேஷன் மற்றும் அடுத்தடுத்த ஆக்டிவேஷன் அனீலிங் தவிர்க்க முடியாமல் சாதனத்தின் செயல்திறனைக் குறைக்கும் குறைபாடுகளை உருவாக்கும்: சிக்கலான புள்ளி குறைபாடுகள், ஸ்டாக்கிங் தவறுகள் (படம் 8 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி), புதிய இடப்பெயர்வுகள், ஆழமற்ற அல்லது ஆழமான ஆற்றல் நிலை குறைபாடுகள், அடித்தளத் தளம் இடப்பெயர்வு சுழற்சிகள் மற்றும் ஏற்கனவே உள்ள இடப்பெயர்வுகளின் இயக்கம். உயர்-ஆற்றல் அயனி குண்டுவீச்சு செயல்முறை SiC செதில் அழுத்தத்தை ஏற்படுத்தும் என்பதால், உயர்-வெப்பநிலை மற்றும் உயர்-ஆற்றல் அயனி பொருத்துதல் செயல்முறை செதில் வார்பேஜை அதிகரிக்கும். இந்த சிக்கல்கள், SiC அயன் பொருத்துதல் மற்றும் அனீலிங் ஆகியவற்றின் உற்பத்தி செயல்பாட்டில் அவசரமாக மேம்படுத்தப்பட்டு ஆய்வு செய்யப்பட வேண்டிய திசையாக மாறியுள்ளது.
படம் 8 சாதாரண 4H-SiC லட்டு ஏற்பாடு மற்றும் வெவ்வேறு குவியலிடுதல் தவறுகளுக்கு இடையிலான ஒப்பீட்டின் திட்ட வரைபடம்
(ஆதாரம்: Nicolὸ Piluso 4H-SiC குறைபாடுகள்)
V.
சிலிக்கான் கார்பைடு அயன் பொருத்துதல் செயல்முறையை மேம்படுத்துதல்
(1) படம் 9. (a) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, சிலிக்கான் கார்பைடு எபிடாக்சியல் அடுக்கின் மேற்பரப்பில் உயர் ஆற்றல் அயனி பொருத்துதலால் ஏற்படும் உள்வைப்பு சேதத்தின் அளவைக் குறைக்க, அயனி உள்வைப்பு பகுதியின் மேற்பரப்பில் ஒரு மெல்லிய ஆக்சைடு படலம் தக்கவைக்கப்படுகிறது. .
(2) அயன் பொருத்துதல் கருவியில் உள்ள இலக்கு வட்டின் தரத்தை மேம்படுத்தவும், இதனால் செதில் மற்றும் இலக்கு வட்டு மிகவும் நெருக்கமாக பொருந்துகிறது, இலக்கு வட்டின் வெப்ப கடத்துத்திறன் செதில் சிறப்பாக இருக்கும், மேலும் உபகரணங்கள் செதில்களின் பின்புறத்தை வெப்பப்படுத்துகின்றன. படம் 9. (b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, சிலிக்கான் கார்பைடு செதில்களில் உயர்-வெப்பநிலை மற்றும் உயர்-ஆற்றல் அயனி பொருத்துதலின் தரத்தை மேலும் சீராக மேம்படுத்துகிறது.
(3) உயர் வெப்பநிலை அனீலிங் கருவியின் செயல்பாட்டின் போது வெப்பநிலை உயர்வு விகிதம் மற்றும் வெப்பநிலை சீரான தன்மையை மேம்படுத்துதல்.
படம் 9 அயனி பொருத்துதல் செயல்முறையை மேம்படுத்துவதற்கான முறைகள்
இடுகை நேரம்: அக்டோபர்-22-2024