Урок
Механизм ионного легирования. Схема установки ионного легирования.
Ионное легирование - это процесс введения в полупроводник необходимых примесей в виде ионов.
Обладая большой энергией, ионы примеси проникают через поверхность полупроводника в его кристаллическую решетку. При каждом столкновении ионов с атомами полупроводника происходит передача энергии атомам полупроводника и торможение движущегося иона до тех пор, пока ион не остановится окончательно.
Если передаваемая ионом энергия превышает энергию связи атомов в решетке, атомы смещаются и покидают узлы решетки, в результате чего образуются вакансии и атомы в междуузлиях. Т.е. внедрение ионов приводит к появлению радиационных дефектов кристаллической решетки.
Чтобы кристаллическая решетка полупроводника была минимально нарушена и чтобы ионы вводимой примеси попали в узлы кристаллической решетки, полупроводниковые пластины непосредственно после ионного легирования подвергают отжигу. Наиболее часто применяется термический отжиг кремния в инертной среде при температурах 600° - 800°С в течение 10-20 мин. При этих температурах нарушенная ионным легированием кристаллическая решетка восстанавливается, а ионы вводимой примеси попадают в узлы кристаллической решетки, становясь электрически активными и начиная выполнять роль доноров или акцепторов.
|
|
Методом ионного легирования формируют различные элементы ИМС. Атомы электрически активных примесей образуют в полупроводниковой пластине области р-или n- типа электропроводности.
Как и диффузия, ионное легирование бывает тотальным (примесь внедряется во всю поверхность полупроводниковой пластины, не имеющей маскирующих пленок) и локальным (примесь внедряется в участки полупроводниковой пластины, не защищенные маскирующей пленкой). В качестве маски используют пленки SiO2; Si3N4; фоторезиста.
Для получения ионов основных легирующих примесей используют Р, As, Sb, BF3, ВВr3, ВСl3 и другие вещества.
Схема установки ионного легирования.
1 - ионный источник 5 - сканирующая система (или
2 - ускоряющая и фокусирующая системы дефокусирующие линзы)
3 - диафрагмы 6 - измеритель ионного тока
4 - масс-сепаратор 7 - п/п пластина
8 - подложкодержатель
Ионное легирование проводится в вакуумных установках серии "Везувий".
Ионный источник служит для получения ионов легирующей примеси.
Ускоряющая система служит для сообщения ионам необходимой энергии.
Фокусирующая система предназначена для получения ионного пучка необходимого диаметра.
Масс-сепаратор предназначен для разделения ионов по массам для отсева ионов других примесей.
Сканирующая система предназначена для перемещения пучка по поверхности подложки.
Урок