יאָן ימפּלאַנטיישאַן איז אַ מעטאָד פון אַדינג אַ זיכער סומע און טיפּ פון ימפּיוראַטיז אין האַלב קאַנדאַקטער מאַטעריאַלס צו טוישן זייער עלעקטריקאַל פּראָפּערטיעס. די סומע און פאַרשפּרייטונג פון ימפּיוראַטיז קענען זיין גענוי קאַנטראָולד.
טייל 1
פארוואס נוצן יאָן ימפּלאַנטיישאַן פּראָצעס
אין די פּראָדוצירן פון מאַכט סעמיקאַנדאַקטער דעוויסעס, די P/N געגנט דאָפּינג פון בעקאַבאָלעדיקסיליציום ווייפערזקענען זיין אַטשיווד דורך דיפיוזשאַן. אָבער, די דיפיוזשאַן קעסיידערדיק פון טומע אַטאָמס איןסיליציום קאַרבידעאיז גאָר נידעריק, אַזוי עס איז אַנריליסטיק צו דערגרייכן סעלעקטיוו דאָפּינג דורך דיפיוזשאַן פּראָצעס, ווי געוויזן אין פיגורע 1. אויף די אנדערע האַנט, די טעמפּעראַטור טנאָים פון יאָן ימפּלאַנטיישאַן זענען נידעריקער ווי די פון דיפיוזשאַן פּראָצעס, און אַ מער פלעקסאַבאַל און פּינטלעך דאָפּינג פאַרשפּרייטונג קענען ווערן געשאפן.
פיגורע 1 פאַרגלייַך פון דיפיוזשאַן און יאָן ימפּלאַנטיישאַן דאָפּינג טעקנאַלאַדזשיז אין סיליציום קאַרבידע מאַטעריאַלס
טייל 2
ווי צו דערגרייכןסיליציום קאַרבידעיאָן ימפּלאַנטיישאַן
די טיפּיש הויך-ענערגיע יאָן ימפּלאַנטיישאַן ויסריכט געניצט אין די סיליציום קאַרבידע פּראָצעס מאַנופאַקטורינג פּראָצעס דער הויפּט באשטייט פון אַ יאָן מקור, פּלאַזמע, אַספּיראַטיאָן קאַמפּאָונאַנץ, אַנאַליסיס מאַגנאַץ, יאָן בימז, אַקסעלעריישאַן טובז, פּראָצעס טשיימבערז און סקאַנינג דיסקס, ווי געוויזן אין פיגורע 2.
פיגורע 2 סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון סיליציום קאַרבידע הויך-ענערגיע יאָן ימפּלאַנטיישאַן ויסריכט
(מקור: "סעמיקאָנדוקטאָר מאַנופאַקטורינג טעכנאָלאָגיע")
סיק יאָן ימפּלאַנטיישאַן איז יוזשאַוואַלי געפירט אויס אין הויך טעמפּעראַטור, וואָס קענען מינאַמייז די שעדיקן צו די קריסטאַל לאַטאַס געפֿירט דורך יאָן באָמבאַרדמענט. פֿאַר4H-SiC ווייפערז, די פּראָדוקציע פון N-טיפּ געביטן איז יוזשאַוואַלי אַטשיווד דורך ימפּלאַנטינג ניטראָגען און פאַספעראַס ייאַנז, און די פּראָדוקציע פוןפּ-טיפּגעביטן איז יוזשאַוואַלי אַטשיווד דורך ימפּלאַנטינג אַלומינום ייאַנז און באָראָן ייאַנז.
טיש 1. בייַשפּיל פון סעלעקטיוו דאָפּינג אין סיק מיטל מאַנופאַקטורינג
(מקור: Kimoto, Cooper, Fundamentals of Silicon Carbide Technology: Growth, Characterization, Devices, and Applications)
פיגורע 3 פאַרגלייַך פון מאַלטי-שריט ענערגיע יאָן ימפּלאַנטיישאַן און ווייפער ייבערפלאַך דאָפּינג קאַנסאַנטריישאַן פאַרשפּרייטונג
(מקור: G.Lulli, הקדמה צו יאָן ימפּלאַנטיישאַן)
אין סדר צו דערגרייכן מונדיר דאָפּינג קאַנסאַנטריישאַן אין די יאָן ימפּלאַנטיישאַן געגנט, ענדזשאַנירז יוזשאַוואַלי נוצן מאַלטי-שריט יאָן ימפּלאַנטיישאַן צו סטרויערן די קוילעלדיק קאַנסאַנטריישאַן פאַרשפּרייטונג פון די ימפּלאַנטיישאַן געגנט (ווי געוויזן אין פיגורע 3); אין די פאַקטיש פּראָצעס מאַנופאַקטורינג פּראָצעס, דורך אַדזשאַסטינג די ימפּלאַנטיישאַן ענערגיע און ימפּלאַנטיישאַן דאָזע פון די יאָן ימפּלאַנטער, די דאָפּינג קאַנסאַנטריישאַן און דאָפּינג טיפקייַט פון די יאָן ימפּלאַנטיישאַן געגנט קענען זיין קאַנטראָולד, ווי געוויזן אין פיגורע 4. (אַ) און (ב); די יאָן ימפּלאַנטער פּערפאָרמז מונדיר יאָן ימפּלאַנטיישאַן אויף די ווייפער ייבערפלאַך דורך סקאַנינג די ווייפער ייבערפלאַך קייפל מאל בעשאַס אָפּעראַציע, ווי געוויזן אין פיגורע 4. (C).
(C) באַוועגונג טרייַעקטאָריע פון די יאָן ימפּלאַנטער בעשאַס יאָן ימפּלאַנטיישאַן
פיגורע 4 בעשאַס די יאָן ימפּלאַנטיישאַן פּראָצעס, די טומע קאַנסאַנטריישאַן און טיפקייַט זענען קאַנטראָולד דורך אַדזשאַסטינג די יאָן ימפּלאַנטיישאַן ענערגיע און דאָזע
III
אַקטאַוויישאַן אַנילינג פּראָצעס פֿאַר סיליציום קאַרבידע יאָן ימפּלאַנטיישאַן
די קאַנסאַנטריישאַן, פאַרשפּרייטונג געגנט, אַקטאַוויישאַן קורס, חסרונות אין דעם גוף און אויף די ייבערפלאַך פון די יאָן ימפּלאַנטיישאַן זענען די הויפּט פּאַראַמעטערס פון די יאָן ימפּלאַנטיישאַן פּראָצעס. עס זענען פילע סיבות וואָס ווירקן די רעזולטאַטן פון די פּאַראַמעטערס, אַרייַנגערעכנט ימפּלאַנטיישאַן דאָזע, ענערגיע, קריסטאַל אָריענטירונג פון דעם מאַטעריאַל, ימפּלאַנטיישאַן טעמפּעראַטור, אַנילינג טעמפּעראַטור, אַנילינג צייט, סוויווע, אאז"ו ו. ניט ענלעך סיליציום יאָן ימפּלאַנטיישאַן דאָפּינג, עס איז נאָך שווער צו גאָר ייאַנייזיז די ימפּיוראַטיז פון סיליציום קאַרבידע נאָך יאָן ימפּלאַנטיישאַן דאָפּינג. גענומען די אַלומינום אַקסעפּטאָר ייאַנאַזיישאַן קורס אין די נייטראַל געגנט פון 4H-SiC ווי אַ בייַשפּיל, ביי אַ דאָפּינג קאַנסאַנטריישאַן פון 1 × 1017cm-3, די אַקסעפּטאָר ייאַנאַזיישאַן קורס איז בלויז וועגן 15% אין צימער טעמפּעראַטור (יוזשאַוואַלי די ייאַנאַזיישאַן קורס פון סיליציום איז בעערעך 100%. אין סדר צו דערגרייכן דעם ציל פון הויך אַקטאַוויישאַן קורס און ווייניקערע חסרונות, אַ הויך-טעמפּעראַטור אַנילינג פּראָצעס וועט זיין געוויינט נאָך יאָן ימפּלאַנטיישאַן צו רעקריסטאַלליזע די אַמאָרפאַס חסרונות דזשענערייטאַד בעשאַס ימפּלאַנטיישאַן, אַזוי אַז די ימפּלאַנטיד אַטאָמס אַרייַן די סאַבסטיטושאַן פּלאַץ און זענען אַקטיווייטיד, ווי געוויזן. אין פיגורע 5. דערווייַל, מענטשן ס פארשטאנד פון די מעקאַניזאַם פון די אַנילינג פּראָצעס איז נאָך לימיטעד. קאָנטראָל און אין-טיפקייַט פארשטאנד פון די אַנילינג פּראָצעס איז איינער פון די פאָרשונג פאָוקיסיז פון יאָן ימפּלאַנטיישאַן אין דער צוקונפֿט.
פיגורע 5 סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון די אַטאָמישע אָרדענונג טוישן אויף די ייבערפלאַך פון די סיליציום קאַרבידע יאָן ימפּלאַנטיישאַן געגנט איידער און נאָך יאָן ימפּלאַנטיישאַן אַנילינג, ווו Vsiרעפּראַזענץ סיליציום וואַקאַנסיעס, VCרעפּראַזענץ טשאַד וואַקאַנסיעס, Ciרעפּראַזענץ טשאַד פילונג אַטאָמס, און סיiרעפּראַזענץ סיליציום פילונג אַטאָמס
יאָן אַקטאַוויישאַן אַנילינג בכלל כולל אויוון אַנילינג, גיך אַנילינג און לאַזער אַנילינג. רעכט צו דער סובלימאַטיאָן פון סי אַטאָמס אין סיק מאַטעריאַלס, די אַנילינג טעמפּעראַטור איז בכלל נישט יקסיד 1800 ℃; די אַנילינג אַטמאָספער איז בכלל געפירט אויס אין אַ ינערט גאַז אָדער וואַקוום. פאַרשידענע ייאַנז גרונט פאַרשידענע כיסאָרן סענטערס אין סיק און דאַרפן פאַרשידענע אַנילינג טעמפּעראַטורעס. פֿון רובֿ יקספּערמענאַל רעזולטאַטן, עס קענען זיין געפונען אַז די העכער די אַנילינג טעמפּעראַטור, די העכער די אַקטאַוויישאַן קורס (ווי געוויזן אין פיגורע 6).
פיגורע 6 ווירקונג פון אַנילינג טעמפּעראַטור אויף די עלעקטריקאַל אַקטאַוויישאַן קורס פון ניטראָגען אָדער פאַספעראַס ימפּלאַנטיישאַן אין סיק (אין צימער טעמפּעראַטור)
(גאַנץ ימפּלאַנטיישאַן דאָזע 1 × 1014 סענטימעטער-2)
(מקור: Kimoto, Cooper, Fundamentals of Silicon Carbide Technology: Growth, Characterization, Devices, and Applications)
די קאַמאַנלי געניצט אַקטאַוויישאַן אַנילינג פּראָצעס נאָך סיק יאָן ימפּלאַנטיישאַן איז דורכגעקאָכט אין אַ אַר אַטמאָספער ביי 1600 ℃ ~ 1700 ℃ צו רעקריסטאַלליזע די סיק ייבערפלאַך און אַקטאַווייט די דאָפּאַנט, דערמיט ימפּרוווינג די קאַנדאַקטיוואַטי פון די דאָפּט געגנט; איידער אַנילינג, אַ פּלאַסט פון טשאַד פילם קענען זיין קאָוטאַד אויף די ווייפער ייבערפלאַך פֿאַר ייבערפלאַך שוץ צו רעדוצירן ייבערפלאַך דערנידעריקונג געפֿירט דורך סי דעסאָרפּטיאָן און ייבערפלאַך אַטאָמישע מייגריישאַן, ווי געוויזן אין פיגורע 7; נאָך אַנילינג, די טשאַד פילם קענען זיין אַוועקגענומען דורך אַקסאַדיישאַן אָדער קעראָוזשאַן.
פיגורע 7 פאַרגלייַך פון ייבערפלאַך ראַפנאַס פון 4H-SiC ווייפערז מיט אָדער אָן טשאַד פילם שוץ אונטער 1800 ℃ אַנילינג טעמפּעראַטור
(מקור: Kimoto, Cooper, Fundamentals of Silicon Carbide Technology: Growth, Characterization, Devices, and Applications)
IV
די פּראַל פון סיק יאָן ימפּלאַנטיישאַן און אַקטאַוויישאַן אַנילינג פּראָצעס
יאָן ימפּלאַנטיישאַן און סאַבסאַקוואַנט אַקטאַוויישאַן אַנילינג וועט ינעוואַטאַבלי פּראָדוצירן חסרונות וואָס רעדוצירן מיטל פאָרשטעלונג: קאָמפּלעקס פונט חסרונות, סטאַקינג חסרונות (ווי געוויזן אין פיגורע 8), נייַ דיסלאָוקיישאַנז, פּליטקע אָדער טיף ענערגיע מדרגה חסרונות, בייסאַל פלאַך דיסלאָוקיישאַן לופּס און באַוועגונג פון יגזיסטינג דיסלאָוקיישאַנז. זינט די הויך-ענערגיע יאָן באָמבאַרדמענט פּראָצעס וועט פאַרשאַפן דרוק צו די סיק ווייפער, די הויך-טעמפּעראַטור און הויך-ענערגיע יאָן ימפּלאַנטיישאַן פּראָצעס וועט פאַרגרעסערן די ווייפער וואָרפּאַגע. די פראבלעמען האָבן אויך ווערן דער ריכטונג וואָס ערדזשאַנטלי דאַרף זיין אָפּטימיזעד און געלערנט אין די מאַנופאַקטורינג פּראָצעס פון סיק יאָן ימפּלאַנטיישאַן און אַנילינג.
פיגורע 8 סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון די פאַרגלייַך צווישן נאָרמאַל 4H-SiC לאַטאַס אָרדענונג און פאַרשידענע סטאַקינג חסרונות
(מקור: Nicolὸ Piluso 4H-SiC חסרונות)
V.
פֿאַרבעסערונג פון סיליציום קאַרבידע יאָן ימפּלאַנטיישאַן פּראָצעס
(1) א דין אַקסייד פילם איז ריטיינד אויף די ייבערפלאַך פון די יאָן ימפּלאַנטיישאַן געגנט צו רעדוצירן די גראַד פון ימפּלאַנטיישאַן שעדיקן געפֿירט דורך הויך-ענערגיע יאָן ימפּלאַנטיישאַן צו די ייבערפלאַך פון די סיליציום קאַרבידע עפּיטאַקסיאַל שיכטע, ווי געוויזן אין פיגורע 9. (אַ) .
(2) פֿאַרבעסערן די קוואַליטעט פון די ציל דיסק אין די יאָן ימפּלאַנטיישאַן ויסריכט, אַזוי אַז די ווייפער און די ציל דיסק פּאַסיק מער ענג, די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון די ציל דיסק צו די ווייפער איז בעסער, און די עקוויפּמענט כיץ די צוריק פון די ווייפער. מער יונאַפאָרמלי, ימפּרוווינג די קוואַליטעט פון הויך-טעמפּעראַטור און הויך-ענערגיע יאָן ימפּלאַנטיישאַן אויף סיליציום קאַרבידע ווייפערז, ווי געוויזן אין פיגורע 9. (ב).
(3) אָפּטימיזירן די טעמפּעראַטור העכערונג קורס און טעמפּעראַטור יונאַפאָרמאַטי בעשאַס די אָפּעראַציע פון די הויך-טעמפּעראַטור אַנילינג עקוויפּמענט.
פיגורע 9 מעטהאָדס פֿאַר ימפּרוווינג יאָן ימפּלאַנטיישאַן פּראָצעס
פּאָסטן צייט: 22-2024 אקטאבער