1. પરિચય
આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન એ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ મેન્યુફેક્ચરિંગની મુખ્ય પ્રક્રિયાઓમાંની એક છે. તે આયન બીમને ચોક્કસ ઉર્જા (સામાન્ય રીતે keV થી MeV ની શ્રેણીમાં) ને વેગ આપવા અને પછી સામગ્રીની સપાટીના ભૌતિક ગુણધર્મોને બદલવા માટે તેને નક્કર સામગ્રીની સપાટીમાં દાખલ કરવાની પ્રક્રિયાનો સંદર્ભ આપે છે. ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ પ્રક્રિયામાં, ઘન પદાર્થ સામાન્ય રીતે સિલિકોન હોય છે, અને રોપાયેલા અશુદ્ધતા આયનો સામાન્ય રીતે બોરોન આયનો, ફોસ્ફરસ આયનો, આર્સેનિક આયનો, ઇન્ડિયમ આયનો, જર્મેનિયમ આયનો વગેરે હોય છે. રોપાયેલા આયનો ઘન સપાટીની વાહકતાને બદલી શકે છે. સામગ્રી અથવા PN જંકશન બનાવે છે. જ્યારે ઈન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટના ફીચરનું કદ સબ-માઈક્રોન યુગમાં ઘટાડી દેવામાં આવ્યું હતું, ત્યારે આયન ઈમ્પ્લાન્ટેશન પ્રક્રિયાનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થતો હતો.
ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં, આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશનનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઊંડા દફનાવવામાં આવેલા સ્તરો, રિવર્સ ડોપ્ડ કૂવાઓ, થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ ગોઠવણ, સ્ત્રોત અને ડ્રેઇન એક્સ્ટેંશન ઇમ્પ્લાન્ટેશન, સ્ત્રોત અને ડ્રેઇન ઇમ્પ્લાન્ટેશન, પોલિસીલિકોન ગેટ ડોપિંગ, PN જંકશન અને પ્રતિરોધક/પ્રતિરોધક બનાવવા વગેરે માટે થાય છે. સિલિકોન તૈયાર કરવાની પ્રક્રિયામાં ઇન્સ્યુલેટર પર સબસ્ટ્રેટ સામગ્રી, દફનાવવામાં આવેલ ઓક્સાઇડ સ્તર મુખ્યત્વે ઉચ્ચ એકાગ્રતા ઓક્સિજન આયન પ્રત્યારોપણ દ્વારા રચાય છે, અથવા બુદ્ધિશાળી કટીંગ ઉચ્ચ એકાગ્રતા હાઇડ્રોજન આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે.
આયન પ્રત્યારોપણ આયન ઇમ્પ્લાન્ટર દ્વારા કરવામાં આવે છે, અને તેના સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયા પરિમાણો માત્રા અને ઊર્જા છે: માત્રા અંતિમ સાંદ્રતા નક્કી કરે છે, અને ઊર્જા આયનોની શ્રેણી (એટલે કે, ઊંડાઈ) નક્કી કરે છે. વિવિધ ઉપકરણ ડિઝાઇન આવશ્યકતાઓ અનુસાર, પ્રત્યારોપણની પરિસ્થિતિઓને ઉચ્ચ-ડોઝ ઉચ્ચ-ઊર્જા, મધ્યમ-ડોઝ મધ્યમ-ઊર્જા, મધ્યમ-ડોઝ ઓછી-ઊર્જા અથવા ઉચ્ચ-ડોઝ ઓછી-ઊર્જામાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. આદર્શ ઇમ્પ્લાન્ટેશન અસર મેળવવા માટે, વિવિધ ઇમ્પ્લાન્ટર્સ વિવિધ પ્રક્રિયાની જરૂરિયાતો માટે સજ્જ હોવા જોઈએ.
આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન પછી, આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશનને કારણે જાળીના નુકસાનને સુધારવા અને અશુદ્ધતા આયનોને સક્રિય કરવા માટે સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ-તાપમાનની એનિલિંગ પ્રક્રિયામાંથી પસાર થવું જરૂરી છે. પરંપરાગત સંકલિત સર્કિટ પ્રક્રિયાઓમાં, એનિલિંગ તાપમાન ડોપિંગ પર ખૂબ પ્રભાવ પાડતું હોવા છતાં, આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન પ્રક્રિયાનું તાપમાન પોતે મહત્વનું નથી. 14nm થી નીચેના ટેક્નોલોજી નોડ્સ પર, જાળીના નુકસાન વગેરેની અસરોને બદલવા માટે નીચા અથવા ઉચ્ચ તાપમાનના વાતાવરણમાં ચોક્કસ આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન પ્રક્રિયાઓ કરવાની જરૂર છે.
2. આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન પ્રક્રિયા
2.1 મૂળભૂત સિદ્ધાંતો
આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન એ 1960 ના દાયકામાં વિકસિત ડોપિંગ પ્રક્રિયા છે જે મોટાભાગના પાસાઓમાં પરંપરાગત પ્રસરણ તકનીકો કરતાં શ્રેષ્ઠ છે.
આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન ડોપિંગ અને પરંપરાગત પ્રસરણ ડોપિંગ વચ્ચેના મુખ્ય તફાવતો નીચે મુજબ છે:
(1) ડોપેડ પ્રદેશમાં અશુદ્ધતાની સાંદ્રતાનું વિતરણ અલગ છે. આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશનની ટોચની અશુદ્ધતા એકાગ્રતા ક્રિસ્ટલની અંદર સ્થિત છે, જ્યારે પ્રસરણની ટોચની અશુદ્ધતા એકાગ્રતા સ્ફટિકની સપાટી પર સ્થિત છે.
(2) આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન એ ઓરડાના તાપમાને અથવા તો નીચા તાપમાને હાથ ધરવામાં આવતી પ્રક્રિયા છે અને ઉત્પાદનનો સમય ઓછો છે. પ્રસરણ ડોપિંગ માટે લાંબા સમય સુધી ઉચ્ચ-તાપમાન સારવારની જરૂર છે.
(3) આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન રોપાયેલા તત્વોની વધુ લવચીક અને ચોક્કસ પસંદગી માટે પરવાનગી આપે છે.
(4) અશુદ્ધિઓ થર્મલ પ્રસરણ દ્વારા પ્રભાવિત હોવાથી, સ્ફટિકમાં આયન પ્રત્યારોપણ દ્વારા રચાયેલ તરંગ સ્વરૂપ સ્ફટિકમાં પ્રસરણ દ્વારા રચાયેલા તરંગ સ્વરૂપ કરતાં વધુ સારું છે.
(5) આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન સામાન્ય રીતે માત્ર ફોટોરેસિસ્ટનો ઉપયોગ માસ્ક સામગ્રી તરીકે કરે છે, પરંતુ પ્રસરણ ડોપિંગ માટે માસ્ક તરીકે ચોક્કસ જાડાઈની ફિલ્મની વૃદ્ધિ અથવા જુબાની જરૂરી છે.
(6) આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન એ મૂળભૂત રીતે પ્રસરણનું સ્થાન લીધું છે અને આજે સંકલિત સર્કિટના ઉત્પાદનમાં મુખ્ય ડોપિંગ પ્રક્રિયા બની છે.
જ્યારે કોઈ ચોક્કસ ઉર્જા સાથેની ઘટના આયન બીમ નક્કર લક્ષ્ય (સામાન્ય રીતે વેફર) પર બોમ્બ ધડાકા કરે છે, ત્યારે લક્ષ્ય સપાટી પરના આયનો અને અણુઓ વિવિધ પ્રકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાંથી પસાર થાય છે, અને ઉત્તેજિત કરવા અથવા આયનીકરણ કરવા માટે ચોક્કસ રીતે લક્ષ્ય અણુઓમાં ઊર્જા સ્થાનાંતરિત કરે છે. તેમને આયનો પણ વેગ ટ્રાન્સફર દ્વારા ચોક્કસ માત્રામાં ઊર્જા ગુમાવી શકે છે અને અંતે લક્ષ્ય અણુઓ દ્વારા વિખેરાઈ જાય છે અથવા લક્ષ્ય સામગ્રીમાં અટકી જાય છે. જો ઇન્જેક્ટેડ આયનો ભારે હોય, તો મોટાભાગના આયનો નક્કર લક્ષ્યમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવશે. તેનાથી વિપરિત, જો ઇન્જેક્ટેડ આયનો હળવા હોય, તો ઘણા ઇન્જેક્ટેડ આયનો લક્ષ્ય સપાટી પરથી ઉછળશે. મૂળભૂત રીતે, આ ઉચ્ચ-ઊર્જા આયનો લક્ષ્યમાં દાખલ કરવામાં આવે છે તે ઘન લક્ષ્યમાં જાળીના અણુઓ અને ઇલેક્ટ્રોન સાથે વિવિધ ડિગ્રીઓ સુધી અથડાશે. તેમાંથી, આયનો અને ઘન લક્ષ્ય અણુઓ વચ્ચેની અથડામણને સ્થિતિસ્થાપક અથડામણ તરીકે ગણી શકાય કારણ કે તે સમૂહમાં નજીક છે.
2.2 આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશનના મુખ્ય પરિમાણો
આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન એ લવચીક પ્રક્રિયા છે જે કડક ચિપ ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે. મહત્વપૂર્ણ આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન પરિમાણો છે: માત્રા, શ્રેણી.
ડોઝ (D) એ સિલિકોન વેફર સપાટીના એકમ વિસ્તાર દીઠ ઇન્જેક્ટ કરાયેલ આયનોની સંખ્યાનો સંદર્ભ આપે છે, અણુઓમાં પ્રતિ ચોરસ સેન્ટીમીટર (અથવા આયન પ્રતિ ચોરસ સેન્ટીમીટર). ડી ની ગણતરી નીચેના સૂત્ર દ્વારા કરી શકાય છે:
જ્યાં D એ ઇમ્પ્લાન્ટેશન ડોઝ છે (આયન/યુનિટ વિસ્તારની સંખ્યા); t એ આરોપણનો સમય છે; હું બીમ વર્તમાન છું; q એ આયન દ્વારા વહન કરવામાં આવતો ચાર્જ છે (એક જ ચાર્જ 1.6×1019C[1] છે); અને S એ આરોપણ વિસ્તાર છે.
સિલિકોન વેફરના ઉત્પાદનમાં આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન એક મહત્વપૂર્ણ તકનીક બની ગયું છે તેનું એક મુખ્ય કારણ એ છે કે તે સિલિકોન વેફર્સમાં અશુદ્ધિઓના સમાન ડોઝને વારંવાર ઇમ્પ્લાન્ટ કરી શકે છે. ઇમ્પ્લાન્ટર આયનોના હકારાત્મક ચાર્જની મદદથી આ લક્ષ્ય પ્રાપ્ત કરે છે. જ્યારે સકારાત્મક અશુદ્ધતા આયનો આયન બીમ બનાવે છે, ત્યારે તેના પ્રવાહ દરને આયન બીમ કરંટ કહેવામાં આવે છે, જે mA માં માપવામાં આવે છે. મધ્યમ અને નીચા પ્રવાહોની શ્રેણી 0.1 થી 10 mA છે, અને ઉચ્ચ પ્રવાહોની શ્રેણી 10 થી 25 mA છે.
ડોઝને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આયન બીમ વર્તમાનની તીવ્રતા એ મુખ્ય ચલ છે. જો વર્તમાન વધે છે, તો એકમ સમય દીઠ રોપાયેલા અશુદ્ધ અણુઓની સંખ્યા પણ વધે છે. ઉચ્ચ પ્રવાહ સિલિકોન વેફર ઉપજ (એકમ ઉત્પાદન સમય દીઠ વધુ આયનો ઇન્જેક્શન) વધારવા માટે અનુકૂળ છે, પરંતુ તે એકરૂપતા સમસ્યાઓનું કારણ પણ બને છે.
3. આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન સાધનો
3.1 મૂળભૂત માળખું
આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન સાધનોમાં 7 મૂળભૂત મોડ્યુલોનો સમાવેશ થાય છે:
① આયન સ્ત્રોત અને શોષક;
② માસ વિશ્લેષક (એટલે કે વિશ્લેષણાત્મક ચુંબક);
③ એક્સિલરેટર ટ્યુબ;
④ સ્કેનિંગ ડિસ્ક;
⑤ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ન્યુટ્રલાઇઝેશન સિસ્ટમ;
⑥ પ્રક્રિયા ચેમ્બર;
⑦ ડોઝ કંટ્રોલ સિસ્ટમ.
All મોડ્યુલો વેક્યૂમ સિસ્ટમ દ્વારા સ્થાપિત વેક્યુમ વાતાવરણમાં છે. આયન ઇમ્પ્લાન્ટરનું મૂળભૂત માળખાકીય આકૃતિ નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યું છે.
(1)આયન સ્ત્રોત:
સામાન્ય રીતે સક્શન ઇલેક્ટ્રોડ જેવા જ વેક્યૂમ ચેમ્બરમાં. ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા નિયંત્રિત અને ઝડપી થવા માટે ઇન્જેક્શનની રાહ જોઈ રહેલી અશુદ્ધિઓ આયન અવસ્થામાં હોવી જોઈએ. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા B+, P+, As+, વગેરે આયનાઇઝિંગ અણુઓ અથવા પરમાણુઓ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.
વપરાયેલ અશુદ્ધતા સ્ત્રોતો BF3, PH3 અને AsH3 વગેરે છે, અને તેમની રચના નીચેની આકૃતિમાં દર્શાવવામાં આવી છે. ફિલામેન્ટ દ્વારા છોડવામાં આવતા ઇલેક્ટ્રોન આયનો ઉત્પન્ન કરવા માટે ગેસના અણુઓ સાથે અથડાય છે. ઇલેક્ટ્રોન સામાન્ય રીતે ગરમ ટંગસ્ટન ફિલામેન્ટ સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, બર્નર્સ આયન સ્ત્રોત, કેથોડ ફિલામેન્ટ ગેસ ઇનલેટ સાથે આર્ક ચેમ્બરમાં સ્થાપિત થયેલ છે. આર્ક ચેમ્બરની આંતરિક દિવાલ એ એનોડ છે.
જ્યારે ગેસ સ્ત્રોત રજૂ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ફિલામેન્ટમાંથી મોટો પ્રવાહ પસાર થાય છે, અને હકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે 100 V નો વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, જે ફિલામેન્ટની આસપાસ ઉચ્ચ-ઊર્જા ઇલેક્ટ્રોન ઉત્પન્ન કરશે. ઉચ્ચ-ઊર્જા ઇલેક્ટ્રોન સ્ત્રોત ગેસના અણુઓ સાથે અથડાયા પછી હકારાત્મક આયનો ઉત્પન્ન થાય છે.
આયનીકરણ વધારવા અને પ્લાઝ્માને સ્થિર કરવા માટે બાહ્ય ચુંબક ફિલામેન્ટની સમાંતર ચુંબકીય ક્ષેત્ર લાગુ કરે છે. આર્ક ચેમ્બરમાં, ફિલામેન્ટની તુલનામાં બીજા છેડે, ત્યાં નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ પરાવર્તક છે જે ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્પાદન અને કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે ઇલેક્ટ્રોનને પાછું પ્રતિબિંબિત કરે છે.
(2)શોષણ:
તેનો ઉપયોગ આયન સ્ત્રોતના આર્ક ચેમ્બરમાં પેદા થતા સકારાત્મક આયનોને એકત્રિત કરવા અને તેને આયન બીમ બનાવવા માટે થાય છે. આર્ક ચેમ્બર એ એનોડ છે અને સક્શન ઇલેક્ટ્રોડ પર કેથોડ નકારાત્મક રીતે દબાણ કરે છે, તેથી ઉત્પન્ન થયેલ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર હકારાત્મક આયનોને નિયંત્રિત કરે છે, જેના કારણે તેઓ સક્શન ઇલેક્ટ્રોડ તરફ જાય છે અને આયન સ્લિટમાંથી બહાર કાઢવામાં આવે છે, નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. . વિદ્યુત ક્ષેત્રની શક્તિ જેટલી વધારે છે, પ્રવેગ પછી આયનો જેટલી વધુ ગતિ ઊર્જા મેળવે છે. પ્લાઝ્મામાં ઈલેક્ટ્રોનથી થતા દખલને રોકવા માટે સક્શન ઈલેક્ટ્રોડ પર સપ્રેસન વોલ્ટેજ પણ છે. તે જ સમયે, સપ્રેસન ઇલેક્ટ્રોડ આયનને આયન બીમમાં બનાવી શકે છે અને તેને સમાંતર આયન બીમ પ્રવાહમાં કેન્દ્રિત કરી શકે છે જેથી તે ઇમ્પ્લાન્ટરમાંથી પસાર થાય.
(3)માસ વિશ્લેષક:
આયન સ્ત્રોતમાંથી ઘણા પ્રકારના આયનો ઉત્પન્ન થઈ શકે છે. એનોડ વોલ્ટેજના પ્રવેગ હેઠળ, આયનો ઊંચી ઝડપે આગળ વધે છે. વિવિધ આયનોમાં વિવિધ અણુ સમૂહ એકમો અને વિવિધ માસ-ટુ-ચાર્જ ગુણોત્તર હોય છે.
(4)એક્સિલરેટર ટ્યુબ:
વધુ ઝડપ મેળવવા માટે, ઉચ્ચ ઊર્જા જરૂરી છે. એનોડ અને માસ વિશ્લેષક દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવેલ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઉપરાંત, પ્રવેગક ટ્યુબમાં પ્રદાન કરવામાં આવેલ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર પણ પ્રવેગક માટે જરૂરી છે. પ્રવેગક ટ્યુબમાં ડાઇલેક્ટ્રિક દ્વારા અલગ કરાયેલા ઇલેક્ટ્રોડ્સની શ્રેણીનો સમાવેશ થાય છે, અને શ્રેણી જોડાણ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર નકારાત્મક વોલ્ટેજ ક્રમમાં વધે છે. કુલ વોલ્ટેજ જેટલું ઊંચું હશે, આયનો દ્વારા મેળવેલી ગતિ વધારે છે, એટલે કે, વહન કરવામાં આવતી ઊર્જા વધારે છે. ઉચ્ચ ઊર્જા અશુદ્ધતા આયનોને ઊંડા જંકશન બનાવવા માટે સિલિકોન વેફરમાં ઊંડે ઇન્જેક્ટ કરવાની મંજૂરી આપે છે, જ્યારે છીછરા જંકશન બનાવવા માટે ઓછી ઊર્જાનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.
(5)સ્કેનિંગ ડિસ્ક
કેન્દ્રિત આયન બીમ સામાન્ય રીતે વ્યાસમાં ખૂબ નાનો હોય છે. મધ્યમ બીમ વર્તમાન ઇમ્પ્લાન્ટરનો બીમ સ્પોટ વ્યાસ લગભગ 1 સેમી છે, અને મોટા બીમ વર્તમાન ઇમ્પ્લાન્ટરનો વ્યાસ લગભગ 3 સેમી છે. સમગ્ર સિલિકોન વેફરને સ્કેનિંગ દ્વારા આવરી લેવું આવશ્યક છે. ડોઝ ઇમ્પ્લાન્ટેશનની પુનરાવર્તિતતા સ્કેનીંગ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, ચાર પ્રકારની ઇમ્પ્લાન્ટર સ્કેનિંગ સિસ્ટમ્સ હોય છે:
① ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક સ્કેનિંગ;
② યાંત્રિક સ્કેનિંગ;
③ હાઇબ્રિડ સ્કેનિંગ;
④ સમાંતર સ્કેનિંગ.
(6)સ્થિર વીજળી નિષ્ક્રિયકરણ સિસ્ટમ:
ઇમ્પ્લાન્ટેશન પ્રક્રિયા દરમિયાન, આયન બીમ સિલિકોન વેફરને અથડાવે છે અને માસ્કની સપાટી પર ચાર્જ એકઠા થવાનું કારણ બને છે. પરિણામી ચાર્જ સંચય આયન બીમમાં ચાર્જ સંતુલનને બદલે છે, જે બીમ સ્પોટને મોટું બનાવે છે અને ડોઝ વિતરણ અસમાન બને છે. તે સપાટીના ઓક્સાઇડ સ્તરને તોડી શકે છે અને ઉપકરણની નિષ્ફળતાનું કારણ બની શકે છે. હવે, સિલિકોન વેફર અને આયન બીમ સામાન્ય રીતે સ્થિર ઉચ્ચ-ઘનતા પ્લાઝ્મા વાતાવરણમાં મૂકવામાં આવે છે જેને પ્લાઝ્મા ઇલેક્ટ્રોન શાવર સિસ્ટમ કહેવાય છે, જે સિલિકોન વેફરના ચાર્જિંગને નિયંત્રિત કરી શકે છે. આ પદ્ધતિ આયન બીમ પાથમાં અને સિલિકોન વેફરની નજીક સ્થિત આર્ક ચેમ્બરમાં પ્લાઝ્મા (સામાન્ય રીતે આર્ગોન અથવા ઝેનોન) માંથી ઇલેક્ટ્રોન કાઢે છે. પ્લાઝ્મા ફિલ્ટર કરવામાં આવે છે અને હકારાત્મક ચાર્જને તટસ્થ કરવા માટે માત્ર ગૌણ ઇલેક્ટ્રોન જ સિલિકોન વેફરની સપાટી પર પહોંચી શકે છે.
(7)પ્રક્રિયા પોલાણ:
સિલિકોન વેફર્સમાં આયન બીમનું ઇન્જેક્શન પ્રક્રિયા ચેમ્બરમાં થાય છે. પ્રોસેસ ચેમ્બર એ ઇમ્પ્લાન્ટરનો એક મહત્વપૂર્ણ ભાગ છે, જેમાં સ્કેનિંગ સિસ્ટમ, સિલિકોન વેફર લોડ અને અનલોડ કરવા માટે વેક્યૂમ લોક સાથેનું ટર્મિનલ સ્ટેશન, સિલિકોન વેફર ટ્રાન્સફર સિસ્ટમ અને કમ્પ્યુટર કંટ્રોલ સિસ્ટમનો સમાવેશ થાય છે. વધુમાં, ડોઝનું નિરીક્ષણ કરવા અને ચેનલ અસરોને નિયંત્રિત કરવા માટે કેટલાક ઉપકરણો છે. જો યાંત્રિક સ્કેનિંગનો ઉપયોગ કરવામાં આવે, તો ટર્મિનલ સ્ટેશન પ્રમાણમાં મોટું હશે. પ્રક્રિયા ચેમ્બરના શૂન્યાવકાશને મલ્ટી-સ્ટેજ મિકેનિકલ પંપ, ટર્બોમોલેક્યુલર પંપ અને કન્ડેન્સેશન પંપ દ્વારા પ્રક્રિયા દ્વારા જરૂરી નીચેના દબાણમાં પમ્પ કરવામાં આવે છે, જે સામાન્ય રીતે લગભગ 1×10-6Torr અથવા તેનાથી ઓછા હોય છે.
(8)ડોઝ કંટ્રોલ સિસ્ટમ:
સિલિકોન વેફર સુધી પહોંચતા આયન બીમને માપીને આયન ઇમ્પ્લાન્ટરમાં રીઅલ-ટાઇમ ડોઝ મોનિટરિંગ કરવામાં આવે છે. ફેરાડે કપ તરીકે ઓળખાતા સેન્સરનો ઉપયોગ કરીને આયન બીમ પ્રવાહ માપવામાં આવે છે. સરળ ફેરાડે સિસ્ટમમાં, આયન બીમ પાથમાં વર્તમાન સેન્સર હોય છે જે વર્તમાનને માપે છે. જો કે, આ એક સમસ્યા રજૂ કરે છે, કારણ કે આયન બીમ સેન્સર સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે અને ગૌણ ઇલેક્ટ્રોન ઉત્પન્ન કરે છે જે ભૂલભરેલા વર્તમાન રીડિંગ્સમાં પરિણમશે. ફેરાડે સિસ્ટમ સાચા બીમ વર્તમાન રીડિંગ મેળવવા માટે ઇલેક્ટ્રિક અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ કરીને ગૌણ ઇલેક્ટ્રોનને દબાવી શકે છે. ફેરાડે સિસ્ટમ દ્વારા માપવામાં આવેલ વર્તમાનને ઈલેક્ટ્રોનિક ડોઝ કંટ્રોલરમાં ખવડાવવામાં આવે છે, જે વર્તમાન સંચયક તરીકે કાર્ય કરે છે (જે માપેલા બીમ વર્તમાનને સતત એકઠા કરે છે). નિયંત્રકનો ઉપયોગ કુલ વર્તમાનને અનુરૂપ પ્રત્યારોપણના સમય સાથે સંબંધિત કરવા અને ચોક્કસ માત્રા માટે જરૂરી સમયની ગણતરી કરવા માટે થાય છે.
3.2 નુકસાન સમારકામ
આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન જાળીના માળખામાંથી અણુઓને બહાર કાઢશે અને સિલિકોન વેફર જાળીને નુકસાન પહોંચાડશે. જો રોપાયેલ માત્રા મોટી હોય, તો રોપાયેલ સ્તર આકારહીન બની જશે. વધુમાં, રોપાયેલા આયનો મૂળભૂત રીતે સિલિકોનના જાળીના બિંદુઓ પર કબજો કરતા નથી, પરંતુ જાળીના અંતરની સ્થિતિમાં રહે છે. આ ઇન્ટર્સ્ટિશલ અશુદ્ધિઓ માત્ર ઉચ્ચ-તાપમાનની એનિલિંગ પ્રક્રિયા પછી જ સક્રિય થઈ શકે છે.
જાળીની ખામીને સુધારવા માટે એનેલીંગ રોપેલા સિલિકોન વેફરને ગરમ કરી શકે છે; તે અશુદ્ધ અણુઓને જાળીના બિંદુઓ પર ખસેડી શકે છે અને તેમને સક્રિય કરી શકે છે. જાળીની ખામીને સુધારવા માટે જરૂરી તાપમાન લગભગ 500 ° સે છે, અને અશુદ્ધ અણુઓને સક્રિય કરવા માટે જરૂરી તાપમાન લગભગ 950 ° સે છે. અશુદ્ધિઓનું સક્રિયકરણ સમય અને તાપમાન સાથે સંબંધિત છે: જેટલો લાંબો સમય અને તાપમાન જેટલું ઊંચું હોય, તેટલી વધુ સંપૂર્ણ અશુદ્ધિઓ સક્રિય થાય છે. સિલિકોન વેફર્સને એનિલિંગ કરવાની બે મૂળભૂત પદ્ધતિઓ છે:
① ઉચ્ચ-તાપમાન ભઠ્ઠી એનિલિંગ;
② ઝડપી થર્મલ એનેલિંગ (RTA).
ઉચ્ચ તાપમાનની ભઠ્ઠી એન્નીલિંગ: ઉચ્ચ તાપમાનની ભઠ્ઠી એન્નીલિંગ એ પરંપરાગત એન્નીલિંગ પદ્ધતિ છે, જે સિલિકોન વેફરને 800-1000℃ સુધી ગરમ કરવા અને તેને 30 મિનિટ સુધી રાખવા માટે ઉચ્ચ તાપમાનની ભઠ્ઠીનો ઉપયોગ કરે છે. આ તાપમાને, સિલિકોન પરમાણુ જાળીની સ્થિતિમાં પાછા ફરે છે, અને અશુદ્ધ અણુઓ પણ સિલિકોન અણુઓને બદલી શકે છે અને જાળીમાં પ્રવેશી શકે છે. જો કે, આવા તાપમાન અને સમયે હીટ ટ્રીટમેન્ટ અશુદ્ધિઓના પ્રસાર તરફ દોરી જશે, જે આધુનિક IC ઉત્પાદન ઉદ્યોગ જોવા માંગતો નથી.
રેપિડ થર્મલ એનિલિંગ: રેપિડ થર્મલ એનિલિંગ (આરટીએ) સિલિકોન વેફરને અત્યંત ઝડપી તાપમાનમાં વધારો અને લક્ષ્ય તાપમાન (સામાન્ય રીતે 1000 ° સે) પર ટૂંકા સમયગાળા સાથે સારવાર આપે છે. ઇમ્પ્લાન્ટેડ સિલિકોન વેફરનું એનિલિંગ સામાન્ય રીતે Ar અથવા N2 સાથે ઝડપી થર્મલ પ્રોસેસરમાં કરવામાં આવે છે. ઝડપી તાપમાન વધવાની પ્રક્રિયા અને ટૂંકા સમયગાળો જાળીની ખામીના સમારકામ, અશુદ્ધિઓના સક્રિયકરણ અને અશુદ્ધતાના પ્રસારને અટકાવવા માટે ઑપ્ટિમાઇઝ કરી શકે છે. RTA ક્ષણિક ઉન્નત પ્રસારને પણ ઘટાડી શકે છે અને છીછરા જંકશન પ્રત્યારોપણમાં જંકશન ઊંડાઈને નિયંત્રિત કરવાનો શ્રેષ્ઠ માર્ગ છે.
—————————————————————————————————————————————————————— ———————————-
સેમીસેરા આપી શકે છેગ્રેફાઇટ ભાગો, નરમ/કઠોર લાગ્યું, સિલિકોન કાર્બાઇડ ભાગો, CVD સિલિકોન કાર્બાઇડ ભાગો, અનેSiC/TaC કોટેડ ભાગોસાથે 30 દિવસમાં.
જો તમને ઉપરોક્ત સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનોમાં રસ છે,કૃપા કરીને પ્રથમ વખત અમારો સંપર્ક કરવામાં અચકાશો નહીં.
ટેલિફોન: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
પોસ્ટ સમય: ઓગસ્ટ-31-2024