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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Ionenimplanter sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 0 Hersteller von Ionenimplanter und deren Firmenranking.
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Ein Ionenimplanter ist ein Gerät, mit dem ein ionisiertes Material in ein anderes Material implantiert wird, wodurch sich die Eigenschaften des implantierten Materials ändern.
Materialien wie einkristalline Siliziumscheiben, die in der Halbleiterindustrie weit verbreitet sind, sind von Natur aus isolierend. Durch die Implantation von Ionen verschiedener Substanzen können die elektrischen Eigenschaften verändert werden.
Ionenimplanter werden hauptsächlich bei der Implantation von Störstellen bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen eingesetzt, dienen aber auch zur Veränderung der Eigenschaften von Materialien in anderen Bereichen als der Halbleiterindustrie. In diesem Abschnitt werden Ionenimplanter beschrieben, die in der Halbleiterfertigung eingesetzt werden.
Ionenimplanter werden bei der Implantation von Verunreinigungen im Halbleiterherstellungsprozess eingesetzt.
Siliziumwafer, die häufig als Halbleitersubstrate verwendet werden, sind als solche Isolatoren und können keinen elektrischen Strom oder elektrische Signale leiten.
Durch die Implantation von Ionen in den Wafer von außen entsteht ein elektrisch charakteristisches Teil, das als n-Typ- oder p-Typ-Halbleiter bezeichnet wird. n-Typ-Halbleiter sind solche, bei denen elektronenreiche Elemente als Verunreinigungen implantiert werden. p-Typ-Halbleiter sind solche, bei denen lochreiche Elemente als Verunreinigungen implantiert werden.
Der Begriff Dotierung oder Ionenimplantation wird manchmal verwendet, um die Implantation von Ionen zu beschreiben.
Bei der Herstellung von n-Typ-Halbleitern werden Ionen von Elementen der Gruppe 15 wie Stickstoff, Phosphor und Arsen verwendet. Für die Herstellung von p-Halbleitern werden dagegen Ionen der Elemente der Gruppe 13, wie Bor und Aluminium, verwendet.
Die Ionenimplantation wird durchgeführt, nachdem der Schaltkreisabschnitt durch Ätzen gebildet wurde. Die Oberseite des Wafers wird durch Ätzen in zwei Teile geteilt: die freiliegende Waferoberfläche und der durch den Fotolack geschützte Bereich. Wenn dort Ionen implantiert werden, wird der freiliegende Teil des Wafers zu einem n- oder p-Halbleiter, je nach Art des Ions.
Der Ionenimplanter besteht aus einer Ionenquelle, einem Analysator, einem Spalt, einem Beschleunigerrohr, einem Polarisator, einer Linse, einem Scanner, einem Silizium-Wafertisch und einer Hochtemperatur-Implantationsvorrichtung.
Elemente wie Phosphor, Bor und Arsen, die zur Erzeugung von Ionen verwendet werden, werden in den Teil der Ionenquelle injiziert, der sich in einem Vakuum befindet, und das Gas wird durch ein elektromagnetisches Feld in einen Plasmazustand versetzt.
Die Aufgabe des Analysatorteils und des Spalts besteht darin, nur die Ionen der Substanz, die für die Ionenimplantation verwendet werden soll, aus dem plasmaisierten Gas in das Beschleunigungsrohr zu befördern.
Die Ionen werden in der Beschleunigungsröhre beschleunigt und als Ionenstrahl geformt, wenn sie die Polarisationsplatte und die Q-Linse am Ende der Röhre passieren.
Der Scanner hat die Aufgabe, den Ionenstrahl in X- und Y-Richtung abzutasten. Der zu implantierende Wafer wird auf dem Silizium-Wafertisch genau positioniert und der Ionenstrahl scannt über die Oberfläche des Wafers.
Auf der Rückseite des Wafers befindet sich eine Hochtemperatur-Implantationshalterung. Die Aufgabe der Hochtemperatur-Implantationsvorrichtung besteht darin, den Wafer zu erhitzen. Durch die Erwärmung des Wafers wird die Entstehung von Kristalldefekten durch die Ionenimplantation unterdrückt, und die Defekte können durch den Selbstheilungseffekt beseitigt werden.
Bei der Ionenimplantation spielen zahlreiche Parameter eine Rolle, darunter die Art der verwendeten Ionen, die kinetische Energie und das Implantationsvolumen der implantierten Ionen sowie die Größe und Art des zu implantierenden Wafers. Es wäre daher schwierig, den gesamten Ionenimplantationsprozess mit nur einem Ionenimplanter durchzuführen.
So werden beispielsweise Ionenimplanter mit hohem Strom und hoher Energie benötigt, um Ionen wie Phosphor und Bor in hohen Konzentrationen zu implantieren.
Handelt es sich bei dem Wafer, der mit Ionen implantiert werden soll, um einen Wafer für Leistungsgeräte, der bei hohen Temperaturen arbeitet, wie z. B. SiC, werden Geräte benötigt, die den Wafer auf hohe Temperaturen erhitzen können.
Andererseits sind Ionenimplanter eine hochpreisige Fertigungsausrüstung. Bei der Auswahl eines Ionenimplanters wird davon ausgegangen, dass er die erforderlichen Anforderungen erfüllt, z. B. die Art und Menge der zu implantierenden Ionen und die geeignete Wafergröße. Darüber hinaus sollte der Preis des Geräts und sein Verhältnis zum Durchsatz sorgfältig geprüft werden.
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