กระบวนการเติมสารต้องห้ามคืออะไร?

ในการผลิตที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษเวเฟอร์เวเฟอร์ต้องมีมาตรฐานความบริสุทธิ์มากกว่า 99.999999999% เพื่อรับรองคุณสมบัติพื้นฐานของเซมิคอนดักเตอร์ ในทางที่ขัดแย้งกัน เพื่อให้บรรลุถึงการสร้างหน้าที่การทำงานของวงจรรวม สิ่งเจือปนจำเพาะจะต้องถูกนำเข้าไปเฉพาะที่บนพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ผ่านกระบวนการเติมสารต้องห้าม เนื่องจากซิลิคอนผลึกเดี่ยวบริสุทธิ์มีความเข้มข้นของพาหะอิสระที่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำมาก ค่าการนำไฟฟ้าใกล้เคียงกับฉนวน ทำให้ไม่สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพได้ กระบวนการเติมสารกระตุ้นแก้ปัญหานี้โดยการปรับองค์ประกอบยาสลบและความเข้มข้นของยาสลบ

เทคนิคการเติมสารต้องห้ามหลักสองวิธี:

1. การแพร่กระจายที่อุณหภูมิสูงเป็นวิธีการทั่วไปสำหรับการเติมสารกึ่งตัวนำ แนวคิดคือการรักษาเซมิคอนดักเตอร์ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งทำให้อะตอมที่ไม่บริสุทธิ์กระจายจากพื้นผิวของเซมิคอนดักเตอร์เข้าสู่ภายใน เนื่องจากอะตอมของสารเจือปนมักจะมีขนาดใหญ่กว่าอะตอมของเซมิคอนดักเตอร์ การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมในโครงตาข่ายคริสตัลจึงจำเป็นเพื่อช่วยให้สารเจือปนเหล่านี้ครอบครองช่องว่างระหว่างหน้า ด้วยการควบคุมอุณหภูมิและเวลาอย่างระมัดระวังในระหว่างกระบวนการแพร่ ทำให้สามารถควบคุมการกระจายตัวของสิ่งเจือปนตามคุณลักษณะนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ วิธีการนี้สามารถใช้เพื่อสร้างจุดเชื่อมต่อที่มีสารเจือลึก เช่น โครงสร้างหลุมคู่ในเทคโนโลยี CMOS

2.การฝังไอออนเป็นเทคนิคการใช้สารต้องห้ามหลักในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งมีข้อดีหลายประการ เช่น ความแม่นยำในการเติมสารสูง อุณหภูมิกระบวนการต่ำ และความเสียหายเล็กน้อยต่อวัสดุซับสเตรต โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กระบวนการฝังไอออนต้องใช้อะตอมที่ไม่บริสุทธิ์ที่ทำให้เกิดไอออนเพื่อสร้างไอออนที่มีประจุ จากนั้นจึงเร่งไอออนเหล่านี้ผ่านสนามไฟฟ้าความเข้มสูงเพื่อสร้างลำแสงไอออนพลังงานสูง จากนั้นพื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์จะถูกไอออนที่เคลื่อนที่เร็วเหล่านี้กระแทก ทำให้สามารถฝังได้อย่างแม่นยำด้วยความลึกของสารต้องห้ามที่ปรับได้ เทคนิคนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการสร้างโครงสร้างทางแยกที่ตื้น เช่น แหล่งกำเนิดและพื้นที่ระบายของ MOSFET และช่วยให้สามารถควบคุมการกระจายตัวและความเข้มข้นของสิ่งเจือปนได้อย่างแม่นยำ

ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับยาสลบ:

1. องค์ประกอบยาสลบ

เซมิคอนดักเตอร์ชนิด N เกิดขึ้นจากการแนะนำองค์ประกอบ Group V (เช่น ฟอสฟอรัสและสารหนู) ในขณะที่เซมิคอนดักเตอร์ประเภท P เกิดขึ้นจากการแนะนำองค์ประกอบ Group III (เช่น โบรอน) ในขณะเดียวกัน ความบริสุทธิ์ขององค์ประกอบยาสลบส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของวัสดุที่เจือปน โดยสารเจือปนที่มีความบริสุทธิ์สูงจะช่วยลดข้อบกพร่องเพิ่มเติม

2. ความเข้มข้นของยาสลบ

แม้ว่าความเข้มข้นต่ำจะไม่สามารถเพิ่มการนำไฟฟ้าได้อย่างมีนัยสำคัญ แต่ความเข้มข้นสูงมีแนวโน้มที่จะเป็นอันตรายต่อโครงตาข่ายและเพิ่มความเสี่ยงต่อการรั่วไหล

3. พารามิเตอร์การควบคุมกระบวนการ

ผลการแพร่กระจายของอะตอมที่ไม่บริสุทธิ์จะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เวลา และสภาวะบรรยากาศ ในการฝังไอออน ความลึกและความสม่ำเสมอของสารต้องห้ามจะถูกกำหนดโดยพลังงานไอออน ปริมาณ และมุมตกกระทบ

---

Semicorex นำเสนอคุณภาพสูงโซลูชั่น SiCสำหรับกระบวนการแพร่สารกึ่งตัวนำ หากคุณมีคำถามใด ๆ โปรดติดต่อเรา