Ioneimplantasjon

Fra NanoWiki

Ioneimplantering er den vanligste metoden for å dope halvledere med positive ioner. Ved ioneimplantering oppnår man:

• God uniformitet
• God kontroll på konsentrasjon og penetrasjonsdybde
• Man kan implantere ioner gjennom tynne filmer (ex: oksid og nitrid-filmer).
• Man kan holde temperaturen lavere enn ved diffusjon, og dermed benytte seg av flere forskjellige masketyper (ex: fotoresist).
• Man oppnår stor renhet, iom. at uønskede og uladde ioner / atomer siles ut.
• Det er heller ingen metningsgrense for antall ioner.

Ulemper er at ioneimplantasjon skader krystallstrukturen, og utstyret er komplekst.

Ioneimplantering skjer i vakuum, og etter implantering varmebehandles waferen slik at de implanterte ionene "hopper på plass" i gitteret, og binder seg der den skal. Varmebehandling fører også til at skader på krystallstrukturen som er forårsaket under implantering helbredes.

Om utstyret

Kort fortalt trenger en ioneimplantør dette:

1. Ionekilde. Enten en gass som ioniseres til plasma, eller et metall. Gassen kan sive ut og være helseskadelig, men metallet tar lang tid å fordampe (for så å kunne ioniseres). En elektronkilde brukes til å ionisere gassen. RF brukes også ofte for å få høyere effekt.

2. Ekstraksjon av ioner til en stråle.

3. Analysemagnet som bøyer av ionestrålen og velger ut de ionene med riktig energi (altså riktig masse/ladning rate). Oppnår en ren stråle.

4. Akselerasjon av stråle. Stålen akselereres til ønsket energi. Energien avgjør penetrasjonsdybde.

5. Fokusering av stråle i ny analysemagnet.

6. Srålenøytralisering. En slik ladd ionestråle står i fare for å utvide seg. Elektroner tilføres i strålen for å holde den samlet.

7. Utsiling av nøytrale ioner. Altså nøytrale atomer om du vil kverulere.

8. Time to hit the wafer. Strålen kan:

a) Scanne waferen, slik at den til slutt har dekket hele, eller

b) Waferen kan bevege seg under en stasjonær stråle.