Implantasjon med nedsenkning av plasma - Plasma-immersion ion implantation

PIII-prosess med ECR-plasmakilde og magnetron

Plasma-neddykking ione-implantering (PIII) eller pulset plasma doping (pulsed PIII) er en overflatemodifisering teknikk for å ekstrahere de akselererte ioner fra plasma ved å anvende en høy spenning pulset like eller ren likestrømforsyningen og rettet mot dem inn i et egnet substrat eller elektrode med en halvlederskive plassert over den, for å implantere det med egnede dopingsmidler . Elektroden er en katode for et elektropositivt plasma , mens det er en anode for et elektronegativt plasma . Plasma kan genereres i en egnet utformet vakuumkammer ved hjelp av forskjellige plasmakilder som for eksempel elektron syklotron resonans plasmakilde som gir plasma med høyest ionetettheten og laveste forurensningsnivå, Helicon plasmakilde, kapasitivt koblet plasmakilde, induktivt koplet plasma kilde , DC glødeutlad-nings og metalldamp bue (for metalliske arter). Vakuumkammeret kan være av to typer - diode og triode- type, avhengig av om strømforsyningen påføres substratet som i det tidligere tilfellet eller på det perforerte rutenettet som i det siste.

Jobber

Konvensjonelle eller diodetypen plasma nedsenking ion implanteringsapparat

I et konvensjonelt PIII-system for nedsenking , også kalt som diodetypekonfigurasjon , holdes waferen på et negativt potensial, siden de positivt ladede ionene i det elektropositive plasmaet er de som blir ekstrahert og implantert. Waferprøven som skal behandles, plasseres på en prøveholder i et vakuumkammer. Prøveholderen er koblet til en høyspent strømforsyning og er elektrisk isolert fra kammerveggen. Ved hjelp av pumpe- og gasstilførselssystemer dannes en atmosfære av en arbeidsgass ved et passende trykk .

Når substratet er forspent til en negativ spenning (KV få s), de resulterende elektriske feltstasjoner elektroner bort fra substratet i tids omfanget av den inverse elektron plasma frekvens ω e -1 (~ 10 -9 sek). Dermed dannes en ionematriks Debye-skjede som er utarmet av elektroner rundt den. Det negativt partiske substratet vil akselerere ionene innen en tidsskala av den inverse ioneplasmafrekvensen ω i -1 (~ 10 −6 sek). Denne ionebevegelsen senker ionetettheten i bulk, noe som får skjede- plasmagrensen til å ekspandere for å opprettholde det påførte potensielle fallet, i prosessen som utsetter flere ioner. Den plasma kappe ekspanderer inntil enten en likevektstilstand er nådd, noe som kalles Child Langmuir lov grense; eller høyspenningen er slått av som i tilfelle Pulsed DC- forspenning. Pulsforspenning foretrekkes fremfor DC-forspenning fordi den skaper mindre skade under puls PÅ-tid og nøytralisering av uønskede ladninger akkumulert på waferen i etterglødeperioden (dvs. etter at pulsen er slutt). Ved pulserende forspenning holdes T ON- tiden for pulsen vanligvis på 20-40 µs, mens T OFF holdes på 0,5-2 ms, dvs. en driftssyklus på 1-8%. Strømforsyningen som brukes er i området 500 V til hundrevis av KV og trykket i området 1-100 mTorr . Dette er det grunnleggende prinsippet for drift av nedsenking type PIII.

I tilfelle en triode- konfigurasjon, plasseres et passende perforert rutenett mellom substratet og plasmaet, og en pulsert DC-forspenning påføres dette rutenettet. Her gjelder den samme teorien som tidligere diskutert, men med en forskjell at de ekstraherte ionene fra gitterhullene bombarderer substratet og dermed forårsaker implantasjon. I denne forstand en triode typen PIII implanteringsapparat er en rå versjon av ione-implantering , fordi den ikke inneholder mengde av komponenter som ion strålestyring , strålefokusering, ekstra gitter akseleratorer etc.

Se også

Referanser

Andre kilder

CR Viswanathan, "Plasma induced damage," Microelectronic Engineering , Vol. 49, nr. 1-2, november 1999, s. 65–81.