Implantasyona Ion rêbazek e ku meriv hejmarek û celebek nepakî li materyalên nîvconductor zêde dike da ku taybetmendiyên wan ên elektrîkî biguhezîne. Mîqdar û belavkirina nepakîyan bi tam dikare were kontrol kirin.
Beş 1
Çima pêvajoya implantasyona ion bikar bînin
Di çêkirina amûrên nîvconduktorê hêzê de, herêma P/N dopîngkirina kevneşopî yewafers siliconbi belavbûnê dikare were bidestxistin. Lêbelê, berdewamiya belavbûna atomên nepakiyê di nav desilicon carbidepir kêm e, ji ber vê yekê ne rast e ku meriv bi prosesa belavbûnê bigihîje dopinga bijartî, wekî ku di Xiflteya 1-ê de tê xuyang kirin. Ji hêla din ve, şert û mercên germahiya implantasyona îonê ji yên pêvajoya belavbûnê kêmtir in, û dabeşkirina dopîngê ya maqûltir û rasttir dikare. pêk were.
Figure 1 Berawirdkirina teknolojiyên dopîngê yên belavkirin û implantasyona ionê di materyalên karbîd ên silicon de
Beş 2
Çawa bigihîjinsilicon carbideimplantasyona ion
Amûrên îlonê yên enerjiya bilind ên tîpîk ên ku di pêvajoya hilberîna pêvajoya karbîd a silicon de têne bikar anîn bi piranî ji çavkaniyek ion, plasma, hêmanên aspirasyonê, magnetên analîtîk, tîrêjên ion, lûleyên bilezkirinê, odeyên pêvajoyê, û dîskên şopandinê pêk tê, wekî ku di Figure 2 de têne xuyang kirin.
Figure 2 Diyagrama şematîkî ya alavên implantasyona ion karbîdê silicon
(Çavkanî: "Teknolojiya hilberîna nîvconductor")
Implantasyona îyona SiC bi gelemperî di germahiya bilind de tête kirin, ku dikare zirara tora krîstalê ya ku ji ber bombebarana ionê pêk tê kêm bike. Bo4H-SiC wafers, hilberîna qadên tîpa N bi gelemperî bi çandina îyonên nîtrojen û fosforê, û hilberînaP-typedever bi gelemperî bi çandina îyonên aluminium û îyonên boron têne bidestxistin.
Tablo 1. Nimûneya dopîngê ya hilbijartî di çêkirina cîhaza SiC de
(Çavkanî: Kimoto, Cooper, Bingehên Teknolojiya Silicon Carbide: Mezinbûn, Taybetmendî, Amûr û Serlêdan)
Figure 3 Berawirdkirina îyona enerjiyê ya pir-gav û belavkirina giraniya dopîngê ya li ser rûyê wafer
(Çavkanî: G.Lulli, Destpêka Implantasyona Ionê)
Ji bo ku bigihîjin giraniya dopîngê ya yekgirtî li devera îlonê, endazyar bi gelemperî implantasyona îyonê ya pir-gavekî bikar tînin da ku dabeşkirina tevheviya giraniya qada lêdanê rast bikin (wek ku di Figure 3 de tê xuyang kirin); di pêvajoya hilberîna pêvajoyê ya rastîn de, bi sererastkirina enerjiya implantasyonê û dozaja implantasyonê ya implantera îonê, giraniya dopîngê û kûrahiya dopîngê ya qada pêvekirina îonê dikare were kontrol kirin, wekî ku di Figure 4 de tê xuyang kirin. (a) û (b); îyona îyonê li ser rûxara waferê bi pîvazkirina rûyê vaferê gelek caran di dema xebitandinê de, wekî ku di jimar 4 de tê xuyang kirin, îyonek yekgirtî pêk tîne. (c).
(c) Trajektora tevgera îyonê di dema îlonê de
Figure 4 Di dema pêvajoyek îlonê de, hûrbûn û kûrahiya nepakiyê bi verastkirina enerjî û dozê ya îlonê têne kontrol kirin.
III
Pêvajoya lêdanê ya aktîvkirinê ji bo pêvekirina îona karbîdê silicon
Pîvan, qada belavkirinê, rêjeya çalakkirinê, kêmasiyên di laş û li ser rûyê îyonê de pîvanên sereke yên pêvajoya îlonê ne. Gelek faktor hene ku bandorê li encamên van parameteran dikin, di nav de dozaja implantasyonê, enerjî, rêgeziya kristalê ya materyalê, germahiya implantasyonê, germahiya lêdanê, dema helandinê, jîngehê, hwd. Berevajî dopîngkirina implantasyona îyona silicon, hîn jî dijwar e ku bi tevahî îyonîze bibe. nepaqijiyên karbîd silicon piştî dopîngkirina îyonê. Rêjeya iyonîzasyona pejirandî ya aluminium-ê li herêma bêalî ya 4H-SiC wekî mînak hildibijêre, di pêvekek dopîngê ya 1×1017cm-3 de, rêjeya iyonîzasyona pejirandî li germahiya odeyê tenê ji% 15 e (bi gelemperî rêjeya iyonîzasyona silicon bi qasî 100%). Ji bo ku bigihîje armanca rêjeya çalakkirinê ya bilind û kêmasiyên hindiktir, dê pêvajoyek germbûna germahiyek bilind were bikar anîn piştî implantasyona îonê ku kêmasiyên amorf ên ku di dema vegirtinê de têne hilberandin ji nû ve krîstalîze bikin, da ku atomên hatine çandin bikeve cîhê veguheztinê û çalak bibin, wekî ku tê xuyang kirin. di Xiflteya 5 de. Heya nuha, têgihîştina mirovan li ser mekanîzmaya pêvajoya helandinê hîna kêm e. Kontrolkirin û têgihiştina kûr a pêvajoya pîvazkirinê yek ji wan lêkolînan e ku di paşerojê de îlonkirina îyonê ye.
Figure 5 Diyagrama şematîkî ya guherîna birêkûpêkiya atomê ya li ser rûbera qada lêkirina îyona karbîd a sîlîkonê berî û piştî şilkirina îyonê, ku Vsivalahiyên silicon temsîl dike, VCvalahiya karbonê temsîl dike, Ciatomên dagirtina karbonê, û Si temsîl dikeiatomên dagirtina silicon temsîl dike
Germkirina aktîvkirina îyonê bi gelemperî pîvazkirina firnê, lêdana bilez û lêdana lazerê vedihewîne. Ji ber binavbûna atomên Si-yê di materyalên SiC de, germahiya lêdanê bi gelemperî ji 1800℃ derbas nabe; Atmosfera lêdanê bi gelemperî di gazek bêserûber an valahiya de pêk tê. Iyonên cihêreng di SiC de navendên cûda yên kêmasiyê çêdikin û germahiyên cûda yên helandinê hewce dikin. Ji piraniya encamên ceribandinê, dikare were encamdan ku her ku germahiya lêdanê bilindtir dibe, rêjeya çalakkirinê jî bilindtir dibe (wek ku di Xiflteya 6-ê de tê xuyang kirin).
Figure 6 Bandora germahiya lêdanê li ser rêjeya aktîvkirina elektrîkê ya nîtrojen an fosforê di SiC de (li germahiya odeyê)
(Tevahiya doza implantasyonê 1×1014cm-2)
(Çavkanî: Kimoto, Cooper, Bingehên Teknolojiya Silicon Carbide: Mezinbûn, Taybetmendî, Amûr û Serlêdan)
Pêvajoya birêkûpêkkirina çalakkirinê ya ku bi gelemperî tê bikar anîn piştî implantasyona ion SiC di atmosferek Ar-ê de di 1600℃~1700℃ de tête kirin da ku rûyê SiC ji nû ve kristalîze bike û dopantê çalak bike, bi vî rengî veguheztina devera dopîkirî baştir bike; berî helandinê, tebeqeyek fîlima karbonê dikare li ser rûbera waferê were pêçandin ji bo parastina rûkalê da ku hilweşîna rûkalê ya ku ji ber derzîna Si-yê û koça atomê ya rûvî kêm dibe, wekî ku di Figure 7 de tê xuyang kirin; piştî şilkirinê, fîlima karbonê dikare bi oksîdasyon an korozyonê were rakirin.
Figure 7 Berawirdkirina ziravbûna rûberê ya pêlên 4H-SiC bi an bêyî parastina fîlima karbonê di binê germahiya 1800℃ de
(Çavkanî: Kimoto, Cooper, Bingehên Teknolojiya Silicon Carbide: Mezinbûn, Taybetmendî, Amûr û Serlêdan)
IV
Bandora sic ion implantasyon û pêvajoya annealkirina çalakkirinê
Implantasyona îyonê û dûv re helandina aktîvkirinê dê bê guman kêmasiyên ku performansa cîhazê kêm dike çêbike: kêmasiyên xala tevlihev, xeletiyên lihevkirinê (wek ku di jimar 8 de têne xuyang kirin), veqetandinên nû, kêmasiyên asta enerjiyê ya nezik an kûr, lûleyên veqetandina balafira bingehîn û tevgera veqetînên heyî. Ji ber ku pêvajoya bomberdûmana îyonê ya bi enerjiya bilind dê bibe sedema stresê li wafera SiC, pêvajoya pêvekirina îyonê ya bi germahîya bilind û enerjîya bilind dê şerê waferê zêde bike. Van pirsgirêkan di heman demê de bûne rêgezek ku bi lezgînî pêdivî ye ku di pêvajoya hilberîna îlonê SiC û lêdanê de were xweşkirin û lêkolîn kirin.
Figure 8 Diyagrama şematîkî ya danberheva di navbera sazûmana torgilokê ya normal 4H-SiC û xeletiyên cihêreng ên lihevkirinê de
(Çavkanî: Nicolὸ Piluso 4H-SiC Defects)
V.
Pêşveçûna pêvajoya îlonê ya silicon carbide
(1) Fîlmek oksîdê ya tenik li ser rûbera devera lêdana îyonê tê ragirtin da ku asta zirara implantasyonê ya ku ji hêla vegirtina îyonê ya bi enerjîya bilind ve li ser rûyê qata epîtaksial a karbîd a silicon kêm dibe, wekî ku di Figure 9 de tê xuyang kirin. (a) .
(2) Qalîteya dîska armancê di alavên implantasyona îonê de baştir bikin, da ku wafer û dîska armanc ji nêz ve bi hev ve bibin, guheztina germî ya dîska armancê berbi waferê çêtir e, û alav pişta waferê germ dike. yekrengtir, baştirkirina kalîteya germahiya bilind û bi enerjîya bilind îlonê li ser wafers carbide silicon, wek ku di jimar 9 de tê nîşandan. (b).
(3) Rêjeya bilindbûna germahiyê û yekdestiya germahiyê di dema xebitandina alavên germkirina germahiya bilind de xweşbîn bikin.
Figure 9 Rêbazên ji bo baştirkirina pêvajoya îlonê
Dema şandinê: Oct-22-2024