2-Ma’ruza. Integral mikrosxemalarni tayyorlash texnologiyasi Reja: Integral mikrosxemalarni tayyorlash texnologiyasining elementlari

Ion implantatsiyasi blokining ish kamerasi. Ion implantatsiyasi birligi vakuumli kauchuk yordamida ketma-ket birlashtirilgan bir qator bloklardan iborat kameradir. Manbadan bug’ yoki gazsimon shakldagi kamera blokiga (ionizator) kirad, undan ionlar 20 ... 25 kV tormozlovchi potentsial bilan magnit separatorga (massa analizatori) tortiladi. Bu erda doimiy magnit maydonda turli elektr zaryadli ionlarning traektoriyalari monoenergetik ion oqimi keyingi blokga o'tishi uchun ajratiladi ( n hisoblangan qiymati bilan). Bu blokda elektrodlar sistemasi yordamida ion nuriga yassi (lenta) shakl beriladi va keyingi blokda (tezlatkich) ionlar kerakli energiyagacha tezlashtiriladi. Shunday qilib, fazoda statsionar bo'lgan tekis (lenta) ion nuri ishchi kameraga o'tadi.

-rasm.Ion implantatsiya blokining ishchi kamerasi sxemasi
1-Oksid niqobi ostidagi nurlangan plitalar , 2-ushlagich idishning chetlari bo'ylab bir necha gradusda joylashtiriladi. 5-plitalarni statsionar lenta nuri bilan nurlantirish jarayonida idish aylanadi va o'zaro harakatlanadi. Shunday qilib, plitalar asta-sekin kerakli doping dozasini oladi. 4-datchiklar plitalar orasiga joylashgan bo'lib, ular plitalar bilan bir xil zaryad dozasini oladi. Kerakli dozaga erishgandan so'ng , boshqaruv tizimi ion nurini o'chiradigan signal hosil qiladi.
Qayta ishlangan plitalar bilan idishni tushirishdan oldin, vakuum plomba 3 ish kamerasini o'rnatish hajmining qolgan qismidan kesib tashlaydi, kamera ochiladi va plastinkalar bilan idish almashtiriladi. Xona yopilgandan va qopqoq ochilgandan so'ng vakuum nasoslari o'rnatish hajmida ish bosimini (taxminan 10 ^-4 Pa) ga erishadi.

Integral mikrosxemaning ma'lum geometrik tuzilishini shakllantirish jarayonida qatlamlarning belgilangan elektrofizik parametrlarini olish uchun yarimo'tkazgichli materiallarni doping qilish eng muhim texnologik muammo bo'lib qolmoqda. Dopingning ikki turi mavjud: diffuziya (tashqi g’alayonda molekulyar bog’lash va keyingi distillash bosqichlarini o'z ichiga oladi) va ionli.

Eng keng tarqalgani ion implantatsiyasi (ionli legirlash) ionlangan atomlarni uning sirtiga yaqin hududlariga kirib borish uchun etarli energiya bilan kiritish jarayonidir (7-rasm). Bu usul o'zining ko'p qirraliligi (har qanday qattiq jismga har qanday aralashmalarni kiritish mumkin), qotishma jarayonining tozaligi va aniqligi (nazorat qilinmagan aralashmalarning kirib borishi amalda istisno qilinadi) va jarayonning past haroratlari bilan ajralib turadi.

-rasm. Ionni legirlashning o’rnatish sxemasi

1 - ion manbai; 2 - massa spektrometri; 3 - diafragma; 4 - yuqori kuchlanish manbai; 5 - tezlashtiruvchi trubka; 6 - linzalar; 7 - linzalarning quvvat manbai; 8 - nurni vertikal ravishda burish tizimi va nurni o'chirish tizimi; 9 - gorizontal nurni burilish tizimi; 10 - neytral zarralarni yutish uchun maqsad; 11 - substrat.

Ion implantatsiyasi jarayonida kanal effekti, substratning sirtga yaqin qatlamining amorfizatsiyasi va radiatsiya nuqsonlarining shakllanishi kabi bir qator kiruvchi ta'sirlar namoyon bo'ladi. Kanal effekti ion atomlar qatorlari orasidagi bo'sh joyga kirganda kuzatiladi. Bunday ion kanal devorlari bilan zaif tekislik to'qnashuvi tufayli asta-sekin energiyani yo'qotadi va oxir-oqibat bu hududni tark etadi. Kanaldagi ionning bosib o'tgan masofasi amorf nishondagi ion yo'lidan bir necha baravar ko'p bo'lishi mumkin, ya'ni g’alayonni taqsimlash profili notekis taqsimlanadi.
Ionlar kremniy kristalli substratga kiritilganda ular elektron va yadroviy to'qnashuvlarga uchraydi, ammo faqat yadroviy o'zaro ta'sirlar kremniy atomlarining siljishiga olib keladi. Yengil va og'ir ionlar substrat bilan har xil ta'sir qiladi.
Yorug'lik ionlari nishonga kiritilganda, dastlab elektron tormozlanishni boshdan kechiradi. Substrat chuqurligi bo'ylab joy almashgan atomlarning tarqalish profilida yashirin maksimal konsentratsiya mavjud. Og'ir ionlar kiritilganda, ular darhol kremniy atomlari tomonidan kuchli sekinlasha boshlaydi.
Og'ir ionlar ko'p miqdordagi maqsadli atomlarni substrat yuzasi yaqinidagi panjara joylaridan siqib chiqaradi. Radiatsiya nuqsoni zichligi taqsimotining yakuniy profilida keng yashirin cho'qqisi mavjud bo'lib, u ishdan chiqqan kremniy atomlarining erkin yo'llarining taqsimlanishini takrorlaydi. Masalan, engil 11B ionlari asosan elektron tormozlashni boshdan kechiradi, og'ir ³¹P yoki ⁷⁵As ionlari esa kremniy atomlari tomonidan kechiktiriladi.