Gbigbe Ion jẹ ọna ti fifi iye kan kun ati iru awọn aimọ sinu awọn ohun elo semikondokito lati yi awọn ohun-ini itanna wọn pada. Iye ati pinpin awọn aimọ le jẹ iṣakoso ni deede.
Apa 1
Kini idi ti o lo ilana gbingbin ion
Ni iṣelọpọ awọn ẹrọ semikondokito agbara, agbegbe P / N doping ti aṣaohun alumọni wafersle ṣee waye nipasẹ itankale. Bibẹẹkọ, igbagbogbo kaakiri ti awọn ọta aimọ niohun alumọni carbidejẹ kekere pupọ, nitorinaa ko jẹ otitọ lati ṣaṣeyọri doping yiyan nipasẹ ilana itọka, bi o ti han ni Nọmba 1. Ni apa keji, awọn ipo iwọn otutu ti fifin ion jẹ kekere ju awọn ilana itọka kaakiri, ati irọrun diẹ sii ati deede pinpin doping le wa ni akoso.
Aworan 1 Ifiwera ti itankale ati awọn imọ-ẹrọ doping fifin ion ni awọn ohun elo carbide silikoni
Apa keji
Bi o ṣe le ṣaṣeyọriohun alumọni carbideifisinu ion
Ohun elo imudara ion agbara-giga ti o lo ninu ilana iṣelọpọ ohun alumọni carbide nipataki ni orisun ion kan, pilasima, awọn paati itara, awọn oofa atupale, awọn ina ion, awọn tubes isare, awọn iyẹwu ilana, ati awọn disiki ọlọjẹ, bi a ṣe han ni Nọmba 2.
Aworan 2 Sikematiki aworan atọka ti silikoni carbide ga-agbara ion ohun elo ifinu
(Orisun: “Imọ-ẹrọ iṣelọpọ Semiconductor”)
Imudara SiC ion ni a maa n ṣe ni iwọn otutu giga, eyiti o le dinku ibajẹ si lattice gara ti o ṣẹlẹ nipasẹ bombu ion. Fun4H-SiC wafers, iṣelọpọ ti awọn agbegbe N-Iru ni a maa n waye nipasẹ fifin nitrogen ati awọn ions irawọ owurọ, ati iṣelọpọ tiP-iruAwọn agbegbe ni a maa n waye nipasẹ dida awọn ions aluminiomu ati awọn ions boron.
Table 1. Apeere ti yan doping ni SiC ẹrọ ẹrọ
(Orisun: Kimoto, Cooper, Awọn ipilẹ ti Imọ-ẹrọ Silicon Carbide: Growth, Characterization, Devices, and Applications)
Aworan 3 Afiwera ti ọpọlọpọ-igbese agbara ion gbin ati wafer dada doping pinpin fojusi
(Orisun: G.Lulli, Iṣafihan Si Igbin Ion)
Lati le ṣaṣeyọri ifọkansi doping aṣọ kan ni agbegbe gbingbin ion, awọn onimọ-ẹrọ nigbagbogbo lo fifin ion pupọ-igbesẹ lati ṣatunṣe pinpin ifọkansi gbogbogbo ti agbegbe gbigbin (gẹgẹbi a ṣe han ni Nọmba 3); ninu ilana iṣelọpọ ilana gangan, nipa didaṣe agbara imudani ati iwọn lilo ti ion, ifọkansi doping ati ijinle doping ti agbegbe ion le jẹ iṣakoso, bi a ṣe han ni Figure 4. (a) ati (b); ion implanter ṣe isokan ion gbigbin lori wafer dada nipa wíwo awọn wafer dada ọpọ igba nigba isẹ ti, bi o han ni Figure 4. (c).
(c) Iṣipopada iṣipopada ti ion ikanju lakoko gbigbe ion
Ṣe nọmba 4 Lakoko ilana fifin ion, ifọkansi aimọ ati ijinle jẹ iṣakoso nipasẹ ṣiṣatunṣe agbara fifin ion ati iwọn lilo
III
Ilana imuṣiṣẹ imuṣiṣẹ fun fifin ion carbide silikoni
Idojukọ, agbegbe pinpin, oṣuwọn imuṣiṣẹ, awọn abawọn ninu ara ati lori dada ti ion gbin jẹ awọn ipilẹ akọkọ ti ilana imuniwọn ion. Ọpọlọpọ awọn okunfa ti o ni ipa lori awọn abajade ti awọn aye wọnyi, pẹlu iwọn lilo gbigbin, agbara, iṣalaye gara ti ohun elo, iwọn otutu gbigbin, iwọn otutu annealing, akoko annealing, ayika, ati bẹbẹ lọ. awọn impurities ti ohun alumọni carbide lẹhin ion gbin doping. Gbigba oṣuwọn ionization olugba aluminiomu ni agbegbe didoju ti 4H-SiC gẹgẹbi apẹẹrẹ, ni ifọkansi doping ti 1 × 1017cm-3, oṣuwọn ionization olugba jẹ nikan nipa 15% ni iwọn otutu yara (nigbagbogbo oṣuwọn ionization ti ohun alumọni jẹ isunmọ. 100%). Lati le ṣaṣeyọri ibi-afẹde ti oṣuwọn imuṣiṣẹ ti o ga ati awọn abawọn diẹ, ilana imudara iwọn otutu yoo ṣee lo lẹhin fifin ion lati tun ṣe awọn abawọn amorphous ti o waye lakoko gbigbe, ki awọn ọta ti a fi sii sinu aaye fidipo ati ti mu ṣiṣẹ, bi a ṣe han. ni Figure 5. Ni bayi, awọn eniyan oye ti awọn siseto ti awọn annealing ilana ti wa ni ṣi ni opin. Iṣakoso ati oye ti o jinlẹ ti ilana annealing jẹ ọkan ninu awọn idojukọ iwadii ti gbingbin ion ni ọjọ iwaju.
Ṣe nọmba 5 Aworan atọka ti eto atomiki yipada lori oju agbegbe gbin ohun alumọni carbide ṣaaju ati lẹhin isunmọ ion, nibiti V.siduro fun awọn aye silikoni, VCduro fun awọn aye erogba, Ciduro fun awọn ọta kikun erogba, ati Siiduro silikoni nkún awọn ọta
Ion imuṣiṣẹ annealing gbogbo pẹlu ileru annealing, dekun annealing ati lesa annealing. Nitori awọn sublimation ti Si awọn ọta ni SiC ohun elo, awọn annealing otutu ni gbogbo ko koja 1800 ℃; bugbamu annealing ti wa ni gbogbo ti gbe jade ni ohun inert gaasi tabi igbale. Awọn ions oriṣiriṣi fa awọn ile-iṣẹ abawọn oriṣiriṣi ni SiC ati nilo awọn iwọn otutu annealing oriṣiriṣi. Lati ọpọlọpọ awọn abajade esiperimenta, o le pari pe bi iwọn otutu annealing ti ga julọ, iwọn imuṣiṣẹ ti o ga julọ (gẹgẹbi a ṣe han ni Nọmba 6).
Nọmba 6 Ipa ti iwọn otutu annealing lori oṣuwọn imuṣiṣẹ itanna ti nitrogen tabi gbigbin irawọ owurọ ni SiC (ni iwọn otutu yara)
(Lapapọ iwọn lilo gbingbin 1×1014cm-2)
(Orisun: Kimoto, Cooper, Awọn ipilẹ ti Imọ-ẹrọ Silicon Carbide: Growth, Characterization, Devices, and Applications)
Ilana imuṣiṣẹ imuṣiṣẹ ti o wọpọ ti a lo lẹhin fifisilẹ SiC ion ni a ṣe ni oju-aye Ar ni 1600 ℃ ~ 1700 ℃ lati tun ṣe dada SiC ati mu dopant ṣiṣẹ, nitorinaa imudara ifaramọ ti agbegbe doped; ṣaaju ki o to annealing, Layer ti erogba fiimu le ti wa ni ti a bo lori wafer dada fun dada Idaabobo lati din dada ibaje ṣẹlẹ nipasẹ Si desorption ati dada atomiki ijira, bi han ni Figure 7; lẹhin annealing, erogba fiimu le wa ni kuro nipa ifoyina tabi ipata.
Aworan 7 Ifiwera ti aibikita dada ti awọn wafers 4H-SiC pẹlu tabi laisi aabo fiimu erogba labẹ iwọn otutu annealing 1800℃
(Orisun: Kimoto, Cooper, Awọn ipilẹ ti Imọ-ẹrọ Silicon Carbide: Growth, Characterization, Devices, and Applications)
IV
Ipa ti SiC ion gbigbin ati ilana imuṣiṣẹ
Ion gbigbin ati annealing imuṣiṣẹ ti o tẹle yoo ṣe awọn abawọn ti o dinku iṣẹ ẹrọ: awọn abawọn aaye eka, awọn abawọn akopọ (gẹgẹbi a ṣe han ni Nọmba 8), awọn dislocations tuntun, aijinile tabi awọn abawọn ipele agbara ti o jinlẹ, awọn iyipo gbigbe ọkọ ofurufu basal ati gbigbe ti awọn dislocations ti o wa tẹlẹ. Niwọn igba ti ilana bombardment ion ti o ga julọ yoo fa aapọn si SiC wafer, iwọn otutu ti o ga julọ ati ilana fifin ion agbara yoo mu oju-iwe wafer pọ si. Awọn iṣoro wọnyi tun ti di itọsọna ti o nilo ni kiakia lati wa ni iṣapeye ati iwadi ni ilana iṣelọpọ ti SiC ion implantation ati annealing.
Ṣe nọmba 8 aworan atọka ti lafiwe laarin eto lattice 4H-SiC deede ati awọn aṣiṣe akopọ oriṣiriṣi.
( Orisun: Nicolὸ Piluso 4H-SiC Awọn abawọn)
V.
Ilọsiwaju ti silikoni carbide ion ilana gbingbin
(1) Fiimu ohun elo afẹfẹ tinrin ti wa ni idaduro lori aaye ti agbegbe ion ion lati dinku iwọn ibajẹ ti o niiṣe nipasẹ agbara-agbara agbara-giga si oju ti silikoni carbide epitaxial Layer, bi a ṣe han ni Figure 9. (a) .
(2) Ṣe ilọsiwaju didara disiki ibi-afẹde ninu ohun elo imudara ion, ki wafer ati disiki ibi-afẹde baamu diẹ sii ni pẹkipẹki, imudara igbona ti disiki ibi-afẹde si wafer jẹ dara julọ, ati ohun elo gbona ẹhin wafer. diẹ sii ni iṣọkan, imudarasi didara ti iwọn otutu ti o ga julọ ati imudani ion ti o ga julọ lori awọn ohun-ọṣọ silikoni carbide, bi a ṣe han ni Figure 9. (b).
(3) Mu iwọn iwọn otutu pọ si ati iṣọkan iwọn otutu lakoko iṣẹ ti ohun elo annealing iwọn otutu giga.
Ṣe nọmba 9 Awọn ọna fun imudara ilana imudara ion
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹwa-22-2024