کاشت یون به وسیله پلاسما
-
Upload
reza-saleh -
Category
Engineering
-
view
434 -
download
4
Transcript of کاشت یون به وسیله پلاسما
![Page 1: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/1.jpg)
1
بسم الله ال�رحمن ال�رحیم
![Page 2: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/2.jpg)
2
(1)کاشت یون (2پراکندگی) (3حکاکی) رسوبی
(4فیزیکی) (5,6شیمیایی)
![Page 3: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/3.jpg)
3
کاشت یون
ی�ون در ion implantation )ب+ه انگلیس+ی: کاش�ت ک+ه اس+ت در مهندس+ی فرآین+دی )آن یون ه+ای ب+رخی م+واد را می ت+وان در م+اده ای دیگ+ر کاش+ت و ویژگی ه+ای ف+یزیکی آن
ماده را تغییر داد.
کاربرد ها
صنایع الکترونیک :دوپینگ نیمه هادی ها•تولید آی سی ها•
عملیات های مکانیکی :افزایش سختی سطح•بهبود خواص سایشی•
کاشتنی های زیستی:مواد سازگار با بدن•
بک+اربردن ش+تاب دهنده ب+ه ب+ا ک+ه اس+ت ی+ون منب+ع ی+ک ب+ه نی+از ی+ون، کاش+ت برای ی+ون ه+ر نی+از کاش+ت. زی+اد روی س+طح م+ورد ب+ا س+رعت را می ت+وان ذره ای یون ه+ا براب+ر س+طح روی ش+ده انباش+ت ی+ون مق+دار بن+ابراین ی+ک اتم ی+ا مولک+ول اس+ت
گفت+ه می ش+ود. از دزب+ا انتگ+رال جری+ان ب+ر حس+ب زم+ان خواه+د ب+ود و ب+ه این مق+دار ی+ون کاشته ش+ده مق+دار ی+ون جری+ان در ح+د میلی آم+پر اس+ت، دز آنجاک+ه در کاش+ت
کمی ست.
![Page 4: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/4.jpg)
4
رسوب اکسید دوپ شده
Si Substrate
SiO2
اکسید رسوبی دوپ شده
![Page 5: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/5.jpg)
5
اکسید شدن
Si Substrate
SiO2
![Page 6: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/6.jpg)
6
ورود به داخل
Si Substrate
SiO2
اتصال دوپ شده
![Page 7: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/7.jpg)
7
برهنه کردن و پاک کردن
Si Substrate
SiO2
اتصال دوپ شده
![Page 8: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Poly Si
n+
P-type Silicon
n+
SiO2P+
![Page 9: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/9.jpg)
9
}¿ ½ÂËd Z�
¹ÁÓZ]ÉZ»{sdz §Y� � d Ë Âe§ §Zv»Á¾ÌËZaÉZ»{� � � �
Ã| _ Á{{ ¿Z¼Å¶ËZ§Á a� � � � Ã| _ Á{{ ¿ZÌ£¶ËZ§Á�a� � � � �
µ fÀYµZ eY|uÁd £½YÂeʼ¿Ô¬f »� � � � �{¯�
µ fÀYµZ eY|uÁd £½YÂeʻԬf »� � � � �{¯�
ناحیه دوپ شده
PRSiO2
Si Si
نفوذیکاشت یون
عمق اتصال
تفاوت کاشت یون و دیفیوژن
![Page 10: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/10.jpg)
10
دو مکانیزم ایستادن:
توقف هسته ایبرخورد با هسته های اتم های شبکهبه طور قابل توجه پراکنده می شود.موجب آسیب شبکه بلوری می شود
توقف الکترونیبرخورد با الکترون های اتم های شبکهمسیر یون برخوردی عموما تغییر نمی کندانتقال انرژی کم استآسیب شبکه بلوری ناچیز استش
![Page 11: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/11.jpg)
11
: قدرت ایستادگی)ترمز کردن(
:قدرت ایستادگی کل برابر است باStotal = Sn + Se
ایستادگی هسته ای Sn ایستادگی الکترونی , :Se:
برخورد تصادفی(S=Sn+Se)
زنی کانال (SSe)
پراکندگی بازگشتی (SSn)
Ion
![Page 12: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/12.jpg)
12
توقف هسته ای
توقف الکترونی
I II III
سرعت یون
یدگ
تاس
ایت
درق
قدرت ایستادگی و سرعت یون ها
![Page 13: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/13.jpg)
13
فرایند کاشت یون: کانال زنی
اگر زاویه برخورد درست باشد،یون بدون برخورد با شبکه مسیر •خود را می رود
موجب پروفیل کاشت غیر قابل کنترل می گردد•
برخورد خیلی کمتر
برخورد خیلی بیشتر
![Page 14: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/14.jpg)
14
اثرات کانال زنی
یون های کانال زنی
یون های برخوردی
اتم های شبکه
q
سطح ویفر
![Page 15: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/15.jpg)
15
برخوردی
q
سطح ویفر
کانال زنی برخوردی
![Page 16: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/16.jpg)
16
راه هایی که کانال زنی میسر می شود:•ویفر مستقیم و راست؛ هفت درجه عموما –
استفاده می شودغربال کردن اکسید–کاشت پیش آمورف،ژرمانیوم–
اثرات سایه:•یون ها توسط ساختار بازمیگردند–
![Page 17: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/17.jpg)
17
چرا از اثر کانال زنی استفاده نمی شود تا یک اتصال عمیق بدون نیاز به یون های پر انرژی داشته باشیم؟!
باریکه یونی دقیقا در راستای مستقیم نیست.•بسیاری از یون ها شروع می کنند به برخوردهای هسته ای با •
اتم های شبکه بعد از اینکه به زیرالیه نفوذ کرد.بعضی از یون ها میتوانند به صورت عمیق به زیرالیه نفوذ می •
کنند؛ در حالی که بسیاری از آن ها توسط توزیع نرمال گاوسی می ایستند.
![Page 18: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/18.jpg)
18
آسیب شبکه با یک یون
یون سنگین
تک کریستال سیلیکون
ناحیه آسیب دیده
یون سبک
![Page 19: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
![Page 20: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/20.jpg)
20
اثرات سایه
Polysilicon
زیرالیهمنطقه دوپ شده
منطقه سایه دیده
باریکه یونی
![Page 21: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/21.jpg)
21
ورود نمونه به محفظهورود پالسمااعمال ولتاژ منفی باال یون ها به سمت نمونه
می روند و کاشته می شوند
+ + + + + + +
Silicon
-5 kV
![Page 22: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/22.jpg)
22
فرایند کاشت یون
-5 kV
+ + + +
-10 kV-20 kV
ماده نمونه
نگهدارنده نمونه
![Page 23: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/23.jpg)
23
انرژی جنبشی به گرماتبدیل می شود
در صورت کاشت متوالینمونه ذوب می گردد
به ولتاژ پالسی نیازمنداست
+ + + + + + +
![Page 24: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/24.jpg)
ولتاژ پالسی
انرژی در لبه هاافزایش و کاهش میابد
Time
Voltage
Implanting Cooling
+ + + + + + + + +
24
![Page 25: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/25.jpg)
25
سیستم نهایی
+ -
منبع ولتاژ باال
مودالتور
محفظه خال
![Page 26: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/26.jpg)
27
آنیل حرارتی
شده دوپ شبکه اتم های اتم
![Page 27: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/27.jpg)
28
آنیل حرارتی
اتم های شبکهاتم دوپ شده
![Page 28: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/28.jpg)
29
آنیل حرارتی
اتم های شبکهاتم دوپ شده
![Page 29: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/29.jpg)
30
آنیل حرارتی
اتم های شبکهاتم دوپ شده
![Page 30: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/30.jpg)
31
فرایند کاشت:آنیل کردن
Before Annealing After Annealing
![Page 31: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/31.jpg)
32
Polysilicon
زیرالیه منطقه دوپ شده
بعد از آنیل کردن و نفوذ
![Page 32: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/32.jpg)
33
فرایند کاشت یون:
بخارها و ها :گاز
P, B, BF3, PH3, and AsH3
:انتخاب یون B, P, As
انتخاب انرژی یون
انتخاب جریان باریکه
مرحله بعدی
کاشتنده
![Page 33: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/33.jpg)
پالسما ایجاد می شود•یون ها از پالسما •
استخراج می شوندیون ها به انرژی باال •
شتاب داده می شوندیون ها غیر انتخابی •
کاشته می شود
34
![Page 34: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/34.jpg)
پالسما ایجاد می شود یون ها از پالسما استخراج
می شوند یون ها به انرژی های باال
شتاب داده می شوند به صورت مغناطیسی تفکیک
جرمی می شوند یون های انتخابی کاشته می
شوند.
35
![Page 35: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/35.jpg)
36
منبع یون
~ منبع متناوب120 V
-0, منبع فیلمانت5V, up to 200A
+
فیلمانت ضد کاتدتنگستن
منبع مغناطیس
ی
منبع گاز و بخار
-
Plasma
خطوط میدان مغناطیسی
![Page 36: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/36.jpg)
37
RFمنبع
RF
RF Coils
Plasma
Dopant Gas
-
+
Extraction Electrode
Ion Beam
![Page 37: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/37.jpg)
38
کاشتنده یون
Gas Cabin
Ion Source
Vacuum Pump
Vacuum Pump
Electrical System
Electrical System
Analyzer Magnet
Beam Line
End Analyzer
WafersPlasma Flooding System
![Page 38: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/38.jpg)
39
سیستم خنثی گر بار
یون های کاشته شده ویفر را دارای بار مثبت می کنندموجب میشود ویفر دارای اثرات باری شود به دلیل مثبت شدن ویفر موجب میشود توزیع یکنواخت
کاشتن از بین برودقوس تخلیه الکتریکی موجب صدمه دیدن ویفر می شودنیاز به حذف یا کم کردن این اثر دارد
![Page 39: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/39.jpg)
40
اثر باردار بودن
+ + + +
مسیر یون ها
ویفر
![Page 40: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/40.jpg)
41
نیاز به است تا یونها را خنثی کنداز یک تفنگ الکترونی استفاده می شود
سیستم پالسما فلودینگ
DC منبع
جریلن فیلمانت
+
فیلمانت تنگستن
پالسما
Arباریکه یون
ویفر
الکترون ها
![Page 41: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/41.jpg)
42
تفنگ الکترونی
Ion Beam
تفنگ الکترون
ی
الکترون های ثانویه
فیلمانت حرارتی
الکترون ها
ویفر
الکترون ثانویه هدف
![Page 42: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/42.jpg)
43
جابه جایی ویفر
:25 ~ قطر باریکه الکترون mm )~1”( :200قطر ویفر mm )8”(یا بزرگتر برای پویش تمام ویفر نیاز به جابه جایی باریکه یا ویفر یا
هردو دارد:دوران چرخیدوران دیسکیروبش تک ویفر
![Page 43: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/43.jpg)
44
دوران چرخی
سرعت دوران :
2400 rpm
~ 10دوره چرخشثانیه
باریکه یون
نوار کاشته شده
ویفر ها
بازوی دوران
![Page 44: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/44.jpg)
45
دوران دیسکی
باریکه ویفرهایون
![Page 45: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/45.jpg)
46
سیستم روبش تک کریستال
باریکه یون
الکترود های پویشگر
پویش کردن باریکه یون
جابه جایی ویفر
![Page 46: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/46.jpg)
47
آنالیز کننده
باریکه یون
m/q نرخ کمتر
بیشتر m/q نرخ
نرخ مورد نیازm/q
میدان مغناطیسی برون سو
لوله خروج
![Page 47: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/47.jpg)
48
BF3یون های پالسمای
Ions Atomic or molecule weight10B 1011B 1110BF 2911BF 30
F2 3810BF2 4811BF2 49
![Page 48: کاشت یون به وسیله پلاسما](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022013111/55b5412dbb61eb691b8b4602/html5/thumbnails/48.jpg)
49
Applications Doping Pre-amorphous Buried oxide Poly barrier Ions n-type: P, As, Sb
p-type: B Si or Ge O N
کاربرد های کاشت یون