ئىئون كۆچۈرۈش بولسا يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ماتېرىيالغا بەلگىلىك مىقداردا ۋە تۈردىكى بۇلغانمىلارنى قوشۇپ ، ئۇلارنىڭ ئېلېكتر خۇسۇسىيىتىنى ئۆزگەرتىدۇ. بۇلغانمىلارنىڭ مىقدارى ۋە تارقىلىشىنى ئېنىق كونترول قىلغىلى بولىدۇ.
1-قىسىم
نېمىشقا ئىئون كۆچۈرۈش جەريانىنى ئىشلىتىمىز
ئېلېكتر يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئۈسكۈنىلىرىنى ياساشتا ، ئەنئەنىۋى P / N رايونى دوپپاكرېمنىيلىق ۋافېرتارقىلىش ئارقىلىق ئېرىشكىلى بولىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، نىجاسەت ئاتوملىرىنىڭ تارقىلىشچانلىقىكرېمنىي كاربونپەۋقۇلئاددە تۆۋەن ، شۇڭا 1-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ، تارقاقلاشتۇرۇش ئارقىلىق تاللاش دورىسى ئىشلىتىشنى ئەمەلگە ئاشۇرۇش ئەمەلىيەتكە ئۇيغۇن ئەمەس. يەنە بىر تەرەپتىن ، ئىئون كۆچۈرۈشنىڭ تېمپېراتۇرا شارائىتى تارقىلىش جەريانىدىكىگە قارىغاندا تۆۋەنرەك ، تېخىمۇ جانلىق ۋە توغرا بولغان دوپپا تەقسىملەش ئۇسۇلى بولىدۇ. شەكىللىنىدۇ.
1-رەسىم كرېمنىي كاربون ماتېرىياللىرىدىكى تارقىلىش ۋە ئىئون كۆچۈرۈش دوپپا تېخنىكىسىنى سېلىشتۇرۇش
2-قىسىم
قانداق ئەمەلگە ئاشۇرۇشكرېمنىي كاربونion implantation
كرېمنىي كاربون پىششىقلاپ ئىشلەش جەريانىدا ئىشلىتىلىدىغان تىپىك يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك ئىئون كۆچۈرۈش ئۈسكۈنىلىرى ئاساسلىقى 2-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ئىئون مەنبەسى ، پلازما ، ئارزۇ زاپچاسلىرى ، ئانالىز ماگنىتلىرى ، ئىئون لامپىسى ، تېزلىنىش تۇرۇبىسى ، جەريان ئۆيى ۋە سىكانېرلاش دىسكىسىدىن تەركىب تاپىدۇ.
2-رەسىم كرېمنىي كاربون يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك ئىئون كۆچۈرۈش ئۈسكۈنىلىرىنىڭ سىخېما دىئاگراممىسى
(مەنبە: «يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ياساش تېخنىكىسى»)
SiC ئىئون كۆچۈرۈش ئادەتتە يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا ئېلىپ بېرىلىدۇ ، بۇ ئىئون بومبىسى كەلتۈرۈپ چىقارغان خرۇستال رېشاتكىنىڭ زىيىنىنى ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈرەلەيدۇ. For4H-SiC wafers، N تىپلىق رايونلارنىڭ ئىشلەپچىقىرىلىشى ئادەتتە ئازوت ۋە فوسفور ئىئونى كۆچۈرۈش ۋە ئىشلەپچىقىرىش ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشىدۇ.P تىپىرايونلار ئادەتتە ئاليۇمىن ئىئون ۋە بور ئىئونلىرىنى كۆچۈرۈش ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشىدۇ.
1-جەدۋەل. SiC ئۈسكۈنىسى ياساشتىكى دوپپا دوپپىسىنىڭ مىسالى
(مەنبە: كىموتو ، كوپېر ، كرېمنىي كاربون تېخنىكىسىنىڭ ئاساسى: ئۆسۈش ، خاراكتېر ، ئۈسكۈنىلەر ۋە قوللىنىشلار)
3-رەسىم كۆپ باسقۇچلۇق ئېنېرگىيە ئىئونى كۆچۈرۈش ۋە ۋافېر يۈزىنىڭ دوپپا قويۇقلۇقى تەقسىمات سېلىشتۇرمىسى
(مەنبە: G.Lulli ، ئىئون كۆچۈرۈشنىڭ مۇقەددىمىسى)
ئىئون كۆچۈرۈش رايونىدا بىر تۇتاش دوپپا قويۇقلۇقىنى ئەمەلگە ئاشۇرۇش ئۈچۈن ، ئىنژېنېرلار ئادەتتە كۆپ باسقۇچلۇق ئىئون كۆچۈرۈش ئارقىلىق كۆچۈرۈلگەن رايوننىڭ ئومۇمىي قويۇقلۇقى تەقسىملىنىشىنى تەڭشەيدۇ (3-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك) ئەمەلىي جەريان ياساش جەريانىدا ، ئىئون كۆچۈرگۈچىنىڭ كۆچۈرۈش ئېنېرگىيىسى ۋە كۆچۈرۈش مىقدارىنى تەڭشەش ئارقىلىق ، ئىئون كۆچۈرۈش رايونىنىڭ دوپپا قويۇقلۇقى ۋە دوپپا چوڭقۇرلۇقىنى كونترول قىلغىلى بولىدۇ. (A) ۋە (b); ئىئون كۆچۈرگۈچى 4-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك مەشغۇلات جەريانىدا ۋافېر يۈزىنى كۆپ قېتىم سىكانېرلاش ئارقىلىق ۋافېر يۈزىگە بىردەك ئىئون كۆچۈرۈش ئېلىپ بارىدۇ. (c)
(3) ئىئون كۆچۈرۈش جەريانىدا ئىئون كۆچۈرگۈچىنىڭ ھەرىكەت يۆنىلىشى
4-رەسىم ئىئون كۆچۈرۈش جەريانىدا ، ئىئون كۆچۈرۈش ئېنېرگىيىسى ۋە مىقدارىنى تەڭشەش ئارقىلىق نىجاسەتنىڭ قويۇقلۇقى ۋە چوڭقۇرلۇقى كونترول قىلىنىدۇ
III
كرېمنىي كاربون ئىئونى كۆچۈرۈشنىڭ ئاكتىپلاش جەريانى
قويۇقلۇقى ، تارقىلىش رايونى ، قوزغىتىش نىسبىتى ، بەدەندىكى ۋە ئىئون كۆچۈرۈش يۈزىدىكى كەمتۈكلۈكلەر ئىئون كۆچۈرۈش جەريانىدىكى ئاساسلىق پارامېتىرلار. بۇ پارامېتىرلارنىڭ نەتىجىسىگە تەسىر كۆرسىتىدىغان نۇرغۇن ئامىللار بار ، مەسىلەن كۆچۈرۈش مىقدارى ، ئېنېرگىيە ، ماتېرىيالنىڭ خرۇستال يۆنىلىشى ، كۆچۈرۈش تېمپېراتۇرىسى ، تۇتاشتۇرۇش تېمپېراتۇرىسى ، تۇتاشتۇرۇش ۋاقتى ، مۇھىتى قاتارلىقلار. ئىئون كۆچۈرۈلگەندىن كېيىن كرېمنىي كاربدنىڭ بۇلغىنىشى. 4H-SiC نىڭ نېيترال رايونىدىكى ئاليۇمىن قوبۇل قىلغۇچى ئىئونلاشتۇرۇش نىسبىتىنى مىسالغا ئالساق ، 1 × 1017cm-3 لىك دوپپا قويۇقلۇقىدا ، ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا قوبۇل قىلغۇچى ئىئونلىنىش نىسبىتى ئاران% 15 ئەتراپىدا بولىدۇ (ئادەتتە كرېمنىينىڭ ئىئونلىنىش نىسبىتى تەخمىنەن 100%). يۇقىرى قوزغىتىش نىسبىتى ۋە كەمتۈكلۈكنى ئازايتىش نىشانىغا يېتىش ئۈچۈن ، ئىئون كۆچۈرۈلگەندىن كېيىن يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق ئۇلاش جەريانى قوللىنىلىپ ، كۆچۈرۈلگەن ۋاقىتتا ھاسىل بولغان ئامورفوس كەمتۈكلۈكىنى قايتا قۇرغىلى بولىدۇ ، بۇنىڭ بىلەن كۆچۈرۈلگەن ئاتوملار ئالماشتۇرۇش ئورنىغا كىرىدۇ ۋە كۆرسىتىلگەندەك ئاكتىپلىنىدۇ. 5-رەسىمدە ، ھازىر كىشىلەرنىڭ تۇتاشتۇرۇش مېخانىزىمىغا بولغان چۈشەنچىسى يەنىلا چەكلىك. تۇتاشتۇرۇش جەريانىنى كونترول قىلىش ۋە چوڭقۇر چۈشىنىش كەلگۈسىدىكى ئىئون كۆچۈرۈشنىڭ مۇھىم نۇقتىلىرىنىڭ بىرى.
5-رەسىم كرېمنىي كاربون ئىئونى كۆچۈرۈش رايونىنىڭ يۈزىدە ئاتوم ئورۇنلاشتۇرۇشنىڭ سىخېما دىئاگراممىسى ، ئىئون كۆچۈرۈشنىڭ ئالدى-كەينىدە ، بۇ يەردە Vsiكىرىمنىي بوش ئورۇنلارغا ۋەكىللىك قىلىدۇ ، V.Cكاربون بوش ئورۇنلىرىغا ۋەكىللىك قىلىدۇ ، C.iكاربون تولدۇرىدىغان ئاتومغا ۋەكىللىك قىلىدۇiكرېمنىي تولدۇرىدىغان ئاتومغا ۋەكىللىك قىلىدۇ
Ion ئاكتىپلاش ئۇلاش ئادەتتە ئوچاق ئۇلاش ، تېز ئۇلاش ۋە لازېرلىق ئۇلاش قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. SiC ماتېرىياللىرىدىكى Si ئاتوملىرىنىڭ ئەۋرىشىملىكى سەۋەبىدىن ، تۇتاشتۇرۇش تېمپېراتۇرىسى ئادەتتە 1800 than دىن ئېشىپ كەتمەيدۇ. تۇتاشتۇرۇش كەيپىياتى ئادەتتە ئىنېرت گازى ياكى ۋاكۇئۇمدا ئېلىپ بېرىلىدۇ. ئوخشىمىغان ئىئونلار SiC دا ئوخشىمىغان نۇقسان مەركەزلىرىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ۋە ئوخشىمىغان تۇتاشتۇرۇش تېمپېراتۇرىسىنى تەلەپ قىلىدۇ. كۆپىنچە تەجرىبە نەتىجىلىرىدىن خۇلاسە چىقارغىلى بولىدۇكى ، ئۇلاش تېمپېراتۇرىسى قانچە يۇقىرى بولسا ، قوزغىتىش نىسبىتى شۇنچە يۇقىرى بولىدۇ (6-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك).
6-رەسىم SiC دىكى ئازوت ياكى فوسفورنىڭ كۆچۈرۈلۈشنىڭ ئېلېكتر قوزغىتىش نىسبىتىگە بولغان تېمپېراتۇرىنىڭ تەسىرى (ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا)
(كۆچۈرۈش ئومۇمىي مىقدارى 1 × 1014cm-2)
(مەنبە: كىموتو ، كوپېر ، كرېمنىي كاربون تېخنىكىسىنىڭ ئاساسى: ئۆسۈش ، خاراكتېر ، ئۈسكۈنىلەر ۋە قوللىنىشلار)
SiC ئىئون كۆچۈرۈلگەندىن كېيىن كۆپ قوللىنىلىدىغان ئاكتىپلاش ئۇلاش جەريانى Ar ئاتموسفېراسىدا 1600 ℃ ~ 1700 at ئەتراپىدا ئېلىپ بېرىلىپ ، SiC يۈزىنى قايتا تەشكىللەيدۇ ۋە دوپپىنى ئاكتىپلايدۇ ، بۇ ئارقىلىق دوپپا رايونىنىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى ئۆستۈرىدۇ. ئۇلاشتىن ئىلگىرى ، 7-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ، بىر قەۋەت كاربون پلاستىنكىنى يەر يۈزىنى قوغداش ئۈچۈن سىرلاپ ، سىنىڭ چۆكۈپ كېتىشى ۋە يەر يۈزىنىڭ ئاتوم كۆچۈشى كەلتۈرۈپ چىقارغان يەر يۈزىنىڭ بۇزۇلۇشىنى ئازايتقىلى بولىدۇ. ئۇلانغاندىن كېيىن ، كاربون پىلاستىنكىسىنى ئوكسىدلىنىش ياكى چىرىش ئارقىلىق ئېلىۋەتكىلى بولىدۇ.
7-رەسىم 4H-SiC ۋافېرنىڭ يەر يۈزىنىڭ يىرىكلىكىنى 1800 under تۆۋەن تېمپېراتۇرا ئاستىدا كاربون پىلاستىنكىسى بىلەن قوغداش ياكى سېلىشتۇرۇش.
(مەنبە: كىموتو ، كوپېر ، كرېمنىي كاربون تېخنىكىسىنىڭ ئاساسى: ئۆسۈش ، خاراكتېر ، ئۈسكۈنىلەر ۋە قوللىنىشلار)
IV
SiC ئىئون كۆچۈرۈش ۋە ئاكتىپلاش جەريانىنىڭ تەسىرى
ئىئون كۆچۈرۈش ۋە ئۇنىڭدىن كېيىنكى قوزغىتىش ئۇلىنىشى مۇقەررەر ھالدا ئۈسكۈنىنىڭ ئىقتىدارىنى تۆۋەنلىتىدىغان نۇقسانلارنى پەيدا قىلىدۇ: مۇرەككەپ نۇقسان كەمتۈكلىكى ، دۆۋىلەنگەن كاشىلا (8-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك) ، يېڭى يۆتكىلىش ، تېيىز ياكى چوڭقۇر ئېنېرگىيە سەۋىيىسىدىكى كەمتۈكلۈك ، ئاساسىي ئايروپىلاننىڭ يۆتكىلىش ھالقىسى ۋە ھازىرقى يۆتكىلىشنىڭ يۆتكىلىشى. يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك ئىئون بومبا پارتىلاش جەريانى SiC ۋافېرغا بېسىم ئېلىپ كېلىدىغان بولغاچقا ، يۇقىرى تېمپېراتۇرا ۋە يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك ئىئون كۆچۈرۈش جەريانى ۋافېرنىڭ ئۇرۇش بېتىنى ئاشۇرۇۋېتىدۇ. بۇ مەسىلىلەر يەنە SiC ئىئون كۆچۈرۈش ۋە ئۇلاشنىڭ ئىشلەپچىقىرىش جەريانىدا جىددىي ئەلالاشتۇرۇش ۋە تەتقىق قىلىشقا ئېھتىياجلىق يۆنىلىشكە ئايلاندى.
8-رەسىم نورمال 4H-SiC رېشاتكا ئورۇنلاشتۇرۇشى بىلەن ئوخشىمىغان تىزىش كاشىلىلىرىنى سېلىشتۇرۇشنىڭ سىخېما دىئاگراممىسى
(مەنبە: Nicolὸ Piluso 4H-SiC كەمچىلىكى)
V.
كرېمنىي كاربون ئىئونى كۆچۈرۈش جەريانىنى ياخشىلاش
. .
. تېخىمۇ تەكشى ، 9-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ، كرېمنىيلىق كاربون ۋافېرغا يۇقىرى تېمپېراتۇرا ۋە يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك ئىئون كۆچۈرۈش سۈپىتىنى يۇقىرى كۆتۈرۈش. (b).
(3) يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق تۇتاشتۇرۇش ئۈسكۈنىلىرىنىڭ مەشغۇلاتى جەريانىدا تېمپېراتۇرىنىڭ ئۆرلەش نىسبىتى ۋە تېمپېراتۇرا بىردەكلىكىنى ئەلالاشتۇرۇش.
9-رەسىم ئىئون كۆچۈرۈش جەريانىنى ياخشىلاشنىڭ ئۇسۇللىرى
يوللانغان ۋاقتى: 10-ئاينىڭ 22-كۈنىدىن 20-كۈنىگىچە