1. Inngangur
Ígræðsla jóna er eitt helsta ferli í samþættum hringrásarframleiðslu. Það vísar til þess ferlis að hraða jóngeisla í ákveðinn orku (almennt á bilinu keV til MeV) og sprauta því síðan í yfirborð fasts efnis til að breyta eðliseiginleikum yfirborðs efnisins. Í samþætta hringrásarferlinu er fasta efnið venjulega kísill og ígræddu óhreinindajónirnar eru venjulega bórjónir, fosfórjónir, arseníkjónir, indíumjónir, germaníumjónir osfrv. Ígræddu jónirnar geta breytt leiðni yfirborðs hins fasta efnis. efni eða mynda PN-mót. Þegar eiginleikastærð samþættra rafrása var minnkað niður í undirmíkróna tímabil, var jónaígræðsluferlið mikið notað.
Í samþætta hringrásarframleiðsluferlinu er jónaígræðsla venjulega notuð fyrir djúp grafin lög, öfugdópaða brunna, aðlögun þröskuldsspennu, ígræðslu uppsprettu og frárennslis, ígræðslu uppsprettu og frárennslis, pólýkísilgátta lyfjameðferð, myndun PN tengi og viðnám/þétta osfrv. Í því ferli að undirbúa kísil undirlagsefni á einangrunarefni er grafið oxíðlagið aðallega myndast með hástyrk súrefnisjónaígræðslu, eða skynsamlegri klippingu er náð með hástyrk vetnisjónaígræðslu.
Jónaígræðsla er framkvæmd af jónaígræðslutæki og mikilvægustu ferlibreytur hennar eru skammtur og orka: skammturinn ákvarðar lokastyrkinn og orkan ákvarðar svið (þ.e. dýpt) jónanna. Samkvæmt mismunandi hönnunarkröfum tækisins er ígræðsluskilyrðum skipt í háskammta háorku, miðlungsskammta miðlungsorku, miðlungsskammta lágorku eða háskammta lágorku. Til þess að fá hið fullkomna ígræðsluáhrif ættu mismunandi ígræðslutæki að vera útbúin fyrir mismunandi ferliþörf.
Eftir jónaígræðslu er almennt nauðsynlegt að gangast undir háhitaglæðingarferli til að gera við grindarskemmdir af völdum jónaígræðslu og virkja óhreinindajónir. Í hefðbundnum samþættum hringrásarferlum, þó að hitastigið við útgræðslu hafi mikil áhrif á lyfjanotkun, er hitastig jónaígræðsluferlisins sjálfs ekki mikilvægt. Á tæknihnútum undir 14nm þarf að framkvæma ákveðin jónaígræðsluferli við lágan eða háan hita til að breyta áhrifum grindarskemmda o.s.frv.
2. jónaígræðsluferli
2.1 Grunnreglur
Jónaígræðsla er lyfjameðferð sem þróaðist á sjöunda áratugnum og er betri en hefðbundin dreifingartækni á flestum sviðum.
Helsti munurinn á lyfjanotkun fyrir jónaígræðslu og hefðbundnum dreifingarlyfjum er sem hér segir:
(1) Dreifing óhreinindastyrks á dópaða svæðinu er öðruvísi. Hámarksstyrkur óhreininda við ígræðslu jóna er staðsettur inni í kristalnum, en hámarksstyrkur óhreininda við dreifingu er staðsettur á yfirborði kristalsins.
(2) Jónaígræðsla er ferli sem framkvæmt er við stofuhita eða jafnvel lágt hitastig og framleiðslutíminn er stuttur. Dreifingarlyf krefst lengri háhitameðferðar.
(3) Ígræðsla jóna gerir kleift að velja sveigjanlegra og nákvæmara val á ígræddum þáttum.
(4) Þar sem óhreinindi verða fyrir áhrifum af hitadreifingu er bylgjuformið sem myndast við jónaígræðslu í kristalinu betra en bylgjuformið sem myndast við dreifingu í kristalinu.
(5) Jónaígræðsla notar venjulega aðeins ljósþol sem grímuefni, en dreifingarlyf krefjast vaxtar eða útfellingar á filmu af ákveðinni þykkt sem grímu.
(6) Jónaígræðsla hefur í grundvallaratriðum leyst dreifingu af hólmi og orðið aðal lyfjameðferðarferlið við framleiðslu á samþættum hringrásum í dag.
Þegar aðfallandi jónageisli með ákveðna orku sprengir fast skotmark (venjulega oblátu) munu jónirnar og atómin á yfirborði marksins gangast undir margs konar víxlverkun og flytja orku til markatómanna á ákveðinn hátt til að örva eða jóna þeim. Jónirnar geta líka tapað ákveðnu magni af orku með skriðþungaflutningi og að lokum dreifist af markatómunum eða stoppað í markefninu. Ef sprautuðu jónirnar eru þyngri verður flestum jónunum sprautað í fast skotmarkið. Þvert á móti, ef sprautuðu jónirnar eru léttari, munu margar af sprautuðu jónunum hoppa af markyfirborðinu. Í grundvallaratriðum munu þessar orkumiklu jónir sem sprautað er inn í skotmarkið rekast á grindaratómin og rafeindir í fasta markinu í mismiklum mæli. Meðal þeirra er hægt að líta á árekstur jóna og fastra markatóma sem teygjanlegan árekstur vegna þess að þær eru nálægt massa.
2.2 Helstu breytur jónaígræðslu
Ígræðsla jóna er sveigjanlegt ferli sem þarf að uppfylla strangar kröfur um flíshönnun og framleiðslu. Mikilvægar jónaígræðslufæribreytur eru: skammtur, svið.
Skammtur (D) vísar til fjölda jóna sem sprautað er á hverja flatarmálseiningu á yfirborði kísilskífunnar, í atómum á fersentimetra (eða jónum á fersentimetra). D er hægt að reikna út með eftirfarandi formúlu:
Þar sem D er ígræðsluskammturinn (fjöldi jóna/flatarmálseininga); t er ígræðslutíminn; I er geislastraumurinn; q er hleðslan sem jónin ber (ein hleðsla er 1,6×1019C[1]); og S er ígræðslusvæðið.
Ein helsta ástæðan fyrir því að jónaígræðsla er orðin mikilvæg tækni í framleiðslu á kísilskífum er sú að hún getur endurtekið grædd sama skammt af óhreinindum í kísilskífur. Ígræðslutækið nær þessu markmiði með hjálp jákvæðrar hleðslu jónanna. Þegar jákvæðu óhreinindin mynda jónageisla er flæðihraði hans kallaður jóngeislastraumur sem er mældur í mA. Svið meðal- og lágstrauma er 0,1 til 10 mA og svið hástrauma er 10 til 25 mA.
Stærð jónastraumsins er lykilbreyta við að skilgreina skammtinn. Ef straumurinn eykst eykst fjöldi óhreinindaatóma sem ígrædd eru á tímaeiningu einnig. Mikill straumur er til þess fallinn að auka ávöxtun kísilskúffu (dæla inn fleiri jónum á hverja framleiðslutímaeiningu), en það veldur líka vandamálum með einsleitni.
3. jónaígræðslubúnaður
3.1 Grunnuppbygging
Jónaígræðslubúnaður inniheldur 7 grunneiningar:
① jóngjafi og gleypir;
② massagreiningartæki (þ.e. greiningar segull);
③ inngjöf rör;
④ skanna diskur;
⑤ rafstöðueiginleikar hlutleysingarkerfi;
⑥ vinnsluhólf;
⑦ skammtastýringarkerfi.
All einingar eru í lofttæmiumhverfi sem komið er fyrir með lofttæmikerfinu. Grunnuppbyggingarmynd jónaígræðslutækisins er sýnd á myndinni hér að neðan.
(1)Uppspretta jóna:
Venjulega í sama lofttæmihólfinu og sog rafskautið. Óhreinindin sem bíða eftir inndælingu verða að vera til í jónaástandi til þess að vera stjórnað og hraðað af rafsviðinu. Algengustu B+, P+, As+ o.s.frv. eru fengnar með því að jóna atóm eða sameindir.
Óhreinindagjafarnir sem notaðir eru eru BF3, PH3 og AsH3 o.s.frv., og uppbygging þeirra er sýnd á myndinni hér að neðan. Rafeindirnar sem þráðurinn losar rekast á gasatóm og mynda jónir. Rafeindir eru venjulega búnar til með heitum wolframþráðagjafa. Til dæmis, Berners jónagjafinn, bakskautsþráðurinn er settur upp í bogahólf með gasinntaki. Innri veggur bogahólfsins er rafskautið.
Þegar gasgjafinn er settur inn fer mikill straumur í gegnum þráðinn og 100 V spenna er sett á milli jákvæðu og neikvæðu rafskautanna sem myndar háorku rafeindir í kringum þráðinn. Jákvæðar jónir myndast eftir að háorku rafeindirnar rekast á upprunagassameindirnar.
Ytri segull beitir segulsviði samhliða þráðnum til að auka jónun og koma á stöðugleika í plasma. Í bogahólfinu, á hinum endanum miðað við þráðinn, er neikvætt hlaðinn endurskinsmerki sem endurspeglar rafeindirnar til baka til að bæta myndun og skilvirkni rafeinda.
(2)Frásog:
Það er notað til að safna jákvæðum jónum sem myndast í bogahólfinu í jónagjafanum og mynda þær í jóngeisla. Þar sem bogahólfið er rafskautið og bakskautið er undir neikvæðum þrýstingi á sog rafskautið, stjórnar rafsviðið sem myndast jákvæðu jónunum, sem veldur því að þær færast í átt að sogskautinu og dragast út úr jónaropinu, eins og sýnt er á myndinni hér að neðan. . Því meiri rafsviðsstyrkur, því meiri hreyfiorka sem jónirnar fá eftir hröðun. Það er einnig bælingarspenna á sog rafskautinu til að koma í veg fyrir truflun frá rafeindum í plasma. Á sama tíma getur bælingarskautið myndað jónir í jónageisla og einbeitt þeim í samhliða jónastraum þannig að það fari í gegnum ígræðslutækið.
(3)Massagreiningartæki:
Það geta verið margar tegundir af jónum sem myndast frá jónagjafanum. Undir hröðun rafskautsspennunnar hreyfast jónirnar á miklum hraða. Mismunandi jónir hafa mismunandi atómmassaeiningar og mismunandi massa-til-hleðsluhlutfall.
(4)Hröðunarrör:
Til þess að ná meiri hraða þarf meiri orku. Til viðbótar við rafsviðið sem rafskautið og massagreiningartækið gefur, þarf rafsvið sem er í inngjöfarrörinu einnig fyrir hröðun. Hröðunarrörið samanstendur af röð rafskauta sem eru einangruð með rafskauti og neikvæða spennan á rafskautunum eykst í röð í gegnum raðtenginguna. Því hærri sem heildarspennan er, því meiri hraði sem jónirnar fá, það er, því meiri orka sem er flutt. Mikil orka getur gert það kleift að dæla óhreinindum djúpt inn í kísilskúffuna til að mynda djúp mót, á meðan hægt er að nota litla orku til að búa til grunn mót.
(5)Skanna diskur
Einbeittur jónageislinn er venjulega mjög lítill í þvermál. Þvermál geislabletta á miðlungs geislastraumígræðslutæki er um það bil 1 cm og þvermál stórra geislastraumígræðslutækis er um 3 cm. Allt kísilskífan verður að vera þakin með skönnun. Endurtekningarhæfni skammtaígræðslunnar er ákvörðuð með skönnun. Venjulega eru fjórar gerðir af ígræðsluskönnunarkerfum:
① rafstöðueiginleikaskönnun;
② vélræn skönnun;
③ blendingur skönnun;
④ samhliða skönnun.
(6)Stöðugt raforkuhlutleysiskerfi:
Við ígræðsluferlið lendir jónageislinn á kísilskífunni og veldur því að hleðsla safnast fyrir á yfirborði grímunnar. Hleðslusöfnunin sem myndast breytir hleðslujafnvæginu í jónageislanum, gerir geislablettinn stærri og skammtadreifinguna ójafna. Það getur jafnvel brotist í gegnum yfirborðsoxíðlagið og valdið bilun í tækinu. Nú er kísilskífan og jóngeislinn venjulega settur í stöðugt háþéttni plasma umhverfi sem kallast plasma rafeindasturtukerfi, sem getur stjórnað hleðslu kísilskífunnar. Þessi aðferð dregur út rafeindir úr plasma (venjulega argon eða xenon) í bogahólf sem staðsett er í jóngeislaleiðinni og nálægt kísilskífunni. Plasma er síað og aðeins aukarafeindir geta náð yfirborði kísilskífunnar til að hlutleysa jákvæða hleðsluna.
(7)Vinnsluhola:
Inndæling jóna geisla í kísilskífur á sér stað í vinnsluhólfinu. Vinnsluhólfið er mikilvægur hluti ígræðslutækisins, þar á meðal skannakerfi, endastöð með lofttæmilás til að hlaða og afferma kísilskífur, kísilskífuflutningskerfi og tölvustýringarkerfi. Að auki eru nokkur tæki til að fylgjast með skömmtum og stjórna rásáhrifum. Ef vélrænni skönnun er notuð verður flugstöðin tiltölulega stór. Tómarúmi vinnsluhólfsins er dælt niður í botnþrýstinginn sem ferlið krefst með fjölþrepa vélrænni dælu, túrbósameindadælu og þéttingardælu, sem er yfirleitt um 1×10-6Torr eða minna.
(8)Skammtastýringarkerfi:
Skammtaeftirlit í rauntíma í jónaígræðslutæki er gert með því að mæla jónageislann sem nær til kísilskífunnar. Straumur jónageisla er mældur með skynjara sem kallast Faraday cup. Í einföldu Faraday kerfi er straumskynjari í jóngeislabrautinni sem mælir strauminn. Hins vegar veldur þetta vandamál, þar sem jónageislinn bregst við skynjaranum og framleiðir aukarafeindir sem munu leiða til rangra straumlestra. Faraday kerfi getur bælt efri rafeindir með því að nota raf- eða segulsvið til að fá sannan lestur geislastraums. Straumurinn sem Faraday kerfið mælir er færður inn í rafrænan skammtastýringu, sem virkar sem straumsafnari (sem safnar stöðugt mældum geislastraumi). Stýringin er notuð til að tengja heildarstrauminn við samsvarandi ígræðslutíma og reikna út þann tíma sem þarf fyrir ákveðinn skammt.
3.2 Tjónaviðgerð
Ígræðsla jóna mun slá atóm út úr grindarbyggingunni og skemma kísilskífugrindar. Ef ígræddi skammturinn er stór verður ígrædda lagið myndlaust. Að auki taka ígræddu jónirnar í grundvallaratriðum ekki grindarpunkta kísils, heldur halda sig í grindarbilinu. Þessi millivefsóhreinindi er aðeins hægt að virkja eftir háhitaglæðingarferli.
Glæðing getur hitað ígræddu sílikonskífuna til að gera við grindargalla; það getur líka fært óhreinindaatóm til grindarpunktanna og virkjað þá. Hitastigið sem þarf til að gera við grindargalla er um 500°C og hitastigið sem þarf til að virkja óhreinindaatóm er um 950°C. Virkjun óhreininda tengist tíma og hitastigi: því lengur sem tíminn er og því hærra sem hitastigið er, því meira virkjast óhreinindin. Það eru tvær grunnaðferðir til að glæða sílikonplötur:
① háhita ofnaglæðingu;
② hröð varmaglæðing (RTA).
Háhita ofnglæðing: Háhita ofnglæðing er hefðbundin glæðingaraðferð, sem notar háhitaofn til að hita kísilskífuna í 800-1000 ℃ og geyma hana í 30 mínútur. Við þetta hitastig færast kísilatómin aftur í grindarstöðuna og óhreinindaatóm geta einnig komið í stað kísilatómanna og farið inn í grindurnar. Hins vegar mun hitameðferð við slíkt hitastig og tíma leiða til dreifingar óhreininda, sem er eitthvað sem nútíma IC framleiðsluiðnaðurinn vill ekki sjá.
Hröð hitaglæðing: Hröð varmaglæðing (RTA) meðhöndlar kísilplötur með mjög hröðum hitahækkun og stuttan tíma við markhitastig (venjulega 1000°C). Hljóðrun á ígræddum kísilskífum fer venjulega fram í hraðvirkum hitavinnslu með Ar eða N2. Hratt hitastigshækkunarferlið og stuttan tímalengd geta hámarkað viðgerð á grindargalla, virkjun óhreininda og hindrað útbreiðslu óhreininda. RTA getur einnig dregið úr skammvinnri aukinni dreifingu og er besta leiðin til að stjórna mótadýpt í grunnum mótum ígræðslu.
—————————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera getur veittgrafít hlutar, mjúkur/stífur filt, kísilkarbíð hlutar, CVD kísilkarbíð hlutar, ogSiC/TaC húðaðir hlutarmeð á 30 dögum.
Ef þú hefur áhuga á ofangreindum hálfleiðaravörum,vinsamlegast ekki hika við að hafa samband við okkur í fyrsta skipti.
Sími: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Birtingartími: 31. ágúst 2024