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반도체 이온주입 기술이란?

2025-01-02

반도체 제조에서 이온 주입에는 고에너지 가속기를 사용하여 비소나 붕소와 같은 특정 불순물 원자를 주입하는 작업이 포함됩니다.실리콘 기판. 주기율표에서 14위에 위치한 실리콘은 외부 전자 4개를 이웃 원자와 공유함으로써 공유 결합을 형성합니다. 이 프로세스는 실리콘의 전기적 특성을 변경하여 트랜지스터 임계 전압을 조정하고 소스 및 드레인 구조를 형성합니다.

한 물리학자는 실리콘 격자에 서로 다른 원자를 도입하는 효과에 대해 고민한 적이 있습니다. 5개의 외부 전자가 있는 비소를 추가하면 전자 1개가 자유롭게 유지되어 실리콘의 전도성이 향상되고 n형 반도체로 변환됩니다. 반대로 외부 전자가 3개만 있는 붕소를 도입하면 양극 정공이 생성되어 p형 반도체가 생성됩니다. 실리콘 격자에 서로 다른 원소를 통합하는 이러한 방법을 이온 주입이라고 합니다.

구성 요소는 무엇입니까이온 주입장비?

이온 주입 장비는 이온 소스, 전기 가속 시스템, 진공 시스템, 분석 자석, 빔 경로, 사후 가속 시스템, 주입 챔버 등 여러 주요 구성 요소로 구성됩니다. 이온 소스는 원자에서 전자를 제거하여 양이온을 형성한 다음 추출되어 이온 빔을 형성하므로 매우 중요합니다.

이 빔은 질량 분석 모듈을 통과하여 반도체 수정을 위해 원하는 이온을 선택적으로 분리합니다. 질량 분석 후 고순도 이온빔이 집속 및 성형되어 필요한 에너지까지 가속되며 전체에 걸쳐 균일하게 스캔됩니다.반도체 기판. 고에너지 이온은 재료에 침투하여 격자에 박혀 칩 및 집적 회로의 격리 영역과 같은 특정 응용 분야에 유용한 결함을 생성할 수 있습니다. 다른 응용 분야의 경우 어닐링 사이클을 사용하여 손상을 복구하고 도펀트를 활성화하여 재료 전도성을 향상시킵니다.

이온 주입의 원리는 무엇입니까?

이온 주입은 반도체에 도펀트를 도입하는 기술로, 집적 회로 제조에서 중요한 역할을 합니다. 프로세스에는 다음이 포함됩니다.

이온 정제: 서로 다른 전자 및 양성자 수를 운반하는 소스에서 생성된 이온이 가속되어 양이온/음이온 빔을 형성합니다. 원하는 이온 순도를 달성하기 위해 전하 대 질량 비율을 기준으로 불순물을 필터링합니다.

이온 주입: 가속된 이온빔을 특정 각도로 타겟 결정 표면에 조사하여 균일하게 조사합니다.웨이퍼. 이온은 표면을 관통한 후 격자 내에서 충돌과 산란을 겪으며 결국 특정 깊이에 정착하여 재료의 특성을 수정합니다. 패턴화된 도핑은 물리적 또는 화학적 마스크를 사용하여 달성할 수 있으므로 특정 회로 영역의 정밀한 전기적 수정이 가능합니다.

예상되는 도펀트 깊이 분포는 빔의 에너지, 각도 및 웨이퍼의 재료 특성에 따라 결정됩니다.

장점과 한계는 무엇입니까이온 주입?

장점:

광범위한 도펀트: 주기율표의 거의 모든 원소를 사용할 수 있으며, 정밀한 이온 선택을 통해 높은 순도가 보장됩니다.

정밀한 제어: 이온빔의 에너지와 각도를 정확하게 제어할 수 있어 도펀트의 정확한 깊이와 농도 분포가 가능합니다.

유연성: 이온 주입은 웨이퍼의 용해도 한계에 의해 제한되지 않으므로 다른 방법보다 더 높은 농도를 허용합니다.

균일한 도핑: 넓은 면적의 균일한 도핑이 가능합니다.

온도 제어: 주입 중에 웨이퍼의 온도를 제어할 수 있습니다.