[alexPec 3]

Всем доброго дня!

Возник тут в спорах вопрос, чисто из интереса. Возможно ли на установках RIE ионное легирование? В принципе ведь там энергия ионов достаточно точно контролируется напряжением, можно маской закрыть ненужные области, открыть нужные и из какого-то (какого, кстати?) газа получить нужные легирующие ионы и направлять их на подложку. 

Что скажут спецы в этой области?

 

[khach 32]

Для легирования на достаточную глубину нужны keV-ы энергии ионов, да еще и перпендикулярно подложке. В RIE  энергия ионов десятки- сотни eV да и направление вектора скорости  ионов бывает различным.

Ну и чем легировать? RIE это окислительные газы, кислород, хлор, да благородные газы. Какой хоть материал хотим легировать?

[alexPec 3]

3 минуты назад, khach сказал:

Для легирования на достаточную глубину нужны keV-ы энергии ионов, да еще и перпендикулярно подложке. В RIE  энергия ионов десятки- сотни eV да и направление вектора скорости  ионов бывает различным.

Ну и чем легировать? RIE это окислительные газы, кислород, хлор, да благородные газы. Какой хоть материал хотим легировать?

Спасибо за ответ!

Разговор у нас шел про кремний. 

Т.е. принципиально невозможно такой энергией затолкнуть ионы? Ну и чем легировать - это и был второй вопрос. 

Попутно спрошу еще: на RIE травят металлизацию из алюминия?  

[khach 32]

RIE травит все. И металлы, и неметаллы. Конечно состав травящих газов надо под задачу подбирать.  А вообще технологическую карту процесса смотреть надо, зачем там RIE. Может там аирбриджи всякие для микромеханики где боковой подтрав недопустим и поэтому плазма травит или тугоплавкие металлы типа молибдена которые тоже тяжело травить.

А легирование? Ну как в плазму бор или фосфор добавить? Можно конечно нанести на поверхность и потом диффузией разогнать, но можно же и более просто это сделать.

[alexPec 3]

2 часа назад, khach сказал:

но можно же и более просто это сделать.

У нас есть установка магнетронного напыления и RIE. Охота попробовать сделать легирование - так, в качестве эксперимента. Но не просто сверху намазать чем-то, не понятно в каком количестве и получить какой-то результат, а именно какое-то более-менее предсказуемое и повторяемое в части параметров легирование. Или все-же на магнетронном напылителе лучше такое сделать? Может поможете советом, как на этом оборудовании поставить такой эксперимент? Или только этим оборудованием не сделать легирование? Подложка p-кремний, надо легировать n примесью. Простейший pn-переход сделать.

[vov4ick 35]

Для имплантации нужна энергия ионов десятки кэВ. В ваших установках энергия ионов сильно меньше 1 кэВ. Как вариант можно посмотреть технологии изготовления диффузионно-сплавных диодов 50-60-х годов, а также диодов Шоттки. Если есть двойной магнетрон и печка с инертной средой, какой-нибудь ДШ сделать можно. Технологии в книжках есть.

[baumanets 12]

Отдайте на любой завод с отечественными установками легирования. За деньги вам 1 техоперацию сделают. 

[alexPec 3]

Так меня не завод интересует, а сам процесс. Самому охота сделать...

[khach 32]

Самому что сделать? Имплантатор? Ну разве что ECR источник делать может что получится, но и то " в домашних условиях" только единицы keV. Т.е очень неглубоко имплантировать получится.

[alexPec 3]

2 часа назад, khach сказал:

Самому что сделать? Имплантатор? Ну разве что ECR источник делать может что получится, но и то " в домашних условиях" только единицы keV. Т.е очень неглубоко имплантировать получится.

Самому в смысле на своей территории и на существующем оборудовании, в институте. А если в принципе легирование, пусть химическое но более-менее контролируемое, как-то малой кровью можно сделать? Ну или установку может получится выбить, только какую? Как я понял, ионное легирование достаточно дорого, тогда вопрос про "легирование". Что для этого будет нужно? Отдавать куда-то на завод конечно можно, но это каждый раз при экспериментах согласовывать, подписывать кучу бумаг, тратить на это кучу времени - все дело погибнет. Вот и думаю - может потратить это время на выбивание установки? Но нужен совет по оборудованию с минимальным соотношением цена/качество. Легировать надо будет области в пределах 1х1 ... 10х10 мкм. 

[khach 32]

2 часа назад, alexPec сказал:

Легировать надо будет области в пределах 1х1 ... 10х10 мкм. 

А причем тут область? Флюх ионов летит на всю поверхность подложки. Сканирование лучем даже если есть, то оно очень грубое. Чтобы не имплантировалось там где не надо- надо hard mask сделать достаточной толщины. Потом то что налетело на маску вместе с ней и уйдет.

Поэтому намного проще спаттером нанести примесь на поверхность через обычную маску из оксида и потом разогнать диффузией. Это конечно если не нужен дельта легированный слой на заданной глубине, тогда без имплантатора никак не обойтись.

Зы. надеюсь  зачем нужен сепаратор масс обьяснять не надо? Хотя для некоторых ионов без него и получается обойтись.

[alexPec 3]

Ну область так, на всякий случай указал. Да, понимаю что примеси  надо через маску наносить.

Цитата

Поэтому намного проще спаттером нанести примесь

А это что за аппарат? Можете ссылку для общего развития дать?

А магнетронным или резистивным напылением в вакууме можно равномерно нанести примесь? Тогда в моем понимании, т.к. количество распыляемой примеси стабильное, то при одинаковых параметрах нагрева (при диффузии) должен получиться более-менее стабильный результат. 
 

PS Извиняюсь, что возможно глупые вопросы задаю, просто в этой области вообще никакого опыта - какие-то теоретические знания с университета и из книжек, но пока все это не уложилось. А жутко интересно все :) 
Повторюсь, охота для этого процесса (легирование) использовать существующее оборудование - RIE явно не подходит, есть магнетронная установка напыления с возможностью резистивного испарения - может ее можно применить. Вот и нужен совет специалистов с опытом - делают вообще так и в чем принципиальные ограничения.  

[khach 32]

Спаттер и есть пылилка. Какая- резистивная, магнетронная (RF или DC), электронным лучем- это без разницы.  Машина и вакуумная камера обычно одинаковая на все типы источников, только сами источники и электронные блоки к ним сменные в зависимости от конфигурации.

А вопрос про равномерно нанесенную примесь- вращающаяся подложка в помощь. Там хоть концентрация будет по окружности равномерная.

Хотя для равномерности легирования лучше примесь CVD наносисть c  источником типа душевой насадки. Но это уже совсем другая машина, намного больше и сложнее в эксплуатации.

Ну или по старинке- капнуть перкурсором из пипетки, центрифугировать и разогнать примесь при прогреве. Я с кремнием не очень знаком, на других полупроводах сижу. Вообще для кремня за 40 лет наработаны миллионы технологических карт процесса, в зависимости и от проектной нормы, и от оснащения фаба. Может надо что древнее поискать, годов 70 когда другие технологии применялись. Проектная норма то я смотрю допускает.

[baumanets 12]

В 23.05.2023 в 13:45, khach сказал:

Спаттер и есть пылилка. Какая- резистивная, магнетронная (RF или DC), электронным лучем- это без разницы.  Машина и вакуумная камера обычно одинаковая на все типы источников, только сами источники и электронные блоки к ним сменные в зависимости от конфигурации.

А вопрос про равномерно нанесенную примесь- вращающаяся подложка в помощь. Там хоть концентрация будет по окружности равномерная.

Хотя для равномерности легирования лучше примесь CVD наносисть c  источником типа душевой насадки. Но это уже совсем другая машина, намного больше и сложнее в эксплуатации.

Ну или по старинке- капнуть перкурсором из пипетки, центрифугировать и разогнать примесь при прогреве. Я с кремнием не очень знаком, на других полупроводах сижу. Вообще для кремня за 40 лет наработаны миллионы технологических карт процесса, в зависимости и от проектной нормы, и от оснащения фаба. Может надо что древнее поискать, годов 70 когда другие технологии применялись. Проектная норма то я смотрю допускает.

И распределение примеси как у транзистора кт315 будет с диким разбросом параметров.

Нет здесь лайфхака. В Дубне могут ускорители рассчитать. Если деньги есть, вам к ним надо.

[khach 32]

49 минут назад, baumanets сказал:

В Дубне могут ускорители рассчитать

Кому рассчет нужен? Нужна готовая установка, которую может обслуживать малообразованный в ускорительной технике персонал. Если вы в теме, вопрос- существуют ли конструкции имплантаторов в виде модуля типа головка к вакуумной камере, накрутил на фланец и можно пользоваться? Это наверно будет модуль с квадрупольным сепаратором и циклотронным разгоном ионов и весьма небольшой энергией ионов. Потому что  классика как на рисунках выше с магнитным сепаратором это весьма большая отдельная машина.