सेमीकंडक्टर आयन इम्प्लांटेशन टेक्नोलॉजी क्या है?

कैसे हुआआयन प्रत्यारोपणव्यावहारिककाम?

सेमीकंडक्टर निर्माण में, आयन प्रत्यारोपण में आर्सेनिक या बोरान जैसे विशिष्ट अशुद्धता परमाणुओं को इंजेक्ट करने के लिए उच्च-ऊर्जा त्वरक का उपयोग करना शामिल होता है।सिलिकॉन सब्सट्रेट. आवर्त सारणी में 14वें स्थान पर स्थित सिलिकॉन, अपने चार बाहरी इलेक्ट्रॉनों को पड़ोसी परमाणुओं के साथ साझा करके सहसंयोजक बंधन बनाता है। यह प्रक्रिया सिलिकॉन के विद्युत गुणों को बदल देती है, ट्रांजिस्टर थ्रेशोल्ड वोल्टेज को समायोजित करती है और स्रोत और नाली संरचनाओं का निर्माण करती है।

एक भौतिक विज्ञानी ने एक बार सिलिकॉन जाली में विभिन्न परमाणुओं को पेश करने के प्रभावों पर विचार किया था। आर्सेनिक, जिसमें पांच बाहरी इलेक्ट्रॉन होते हैं, जोड़ने से एक इलेक्ट्रॉन मुक्त रहता है, जो सिलिकॉन की चालकता को बढ़ाता है और इसे एन-प्रकार अर्धचालक में बदल देता है। इसके विपरीत, केवल तीन बाहरी इलेक्ट्रॉनों के साथ बोरान को शामिल करने से एक सकारात्मक छिद्र बनता है, जिसके परिणामस्वरूप एक पी-प्रकार अर्धचालक बनता है। सिलिकॉन जाली में विभिन्न तत्वों को शामिल करने की इस विधि को आयन आरोपण के रूप में जाना जाता है।

के घटक क्या हैंआयन प्रत्यारोपणउपकरण?

आयन प्रत्यारोपण उपकरण में कई प्रमुख घटक होते हैं: एक आयन स्रोत, एक विद्युत त्वरण प्रणाली, एक निर्वात प्रणाली, एक विश्लेषण चुंबक, एक किरण पथ, एक पोस्ट-त्वरण प्रणाली और एक आरोपण कक्ष। आयन स्रोत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों को निकालकर सकारात्मक आयन बनाता है, जिन्हें फिर आयन किरण बनाने के लिए निकाला जाता है।

यह किरण एक बड़े पैमाने पर विश्लेषण मॉड्यूल से गुजरती है, अर्धचालक संशोधन के लिए वांछित आयनों को चुनिंदा रूप से अलग करती है। बड़े पैमाने पर विश्लेषण के बाद, उच्च शुद्धता वाले आयन बीम को केंद्रित और आकार दिया जाता है, आवश्यक ऊर्जा तक त्वरित किया जाता है, और पूरे क्षेत्र में समान रूप से स्कैन किया जाता है।अर्धचालक सब्सट्रेट. उच्च-ऊर्जा आयन सामग्री में प्रवेश करते हैं, जाली में एम्बेड करते हैं, जो कुछ अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद दोष पैदा कर सकते हैं, जैसे चिप्स और एकीकृत सर्किट पर क्षेत्रों को अलग करना। अन्य अनुप्रयोगों के लिए, एनीलिंग चक्र का उपयोग क्षति की मरम्मत और डोपेंट को सक्रिय करने, सामग्री चालकता को बढ़ाने के लिए किया जाता है।

आयन प्रत्यारोपण के सिद्धांत क्या हैं?

आयन इम्प्लांटेशन अर्धचालकों में डोपेंट डालने की एक तकनीक है, जो एकीकृत सर्किट निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। प्रक्रिया में शामिल हैं:

आयन शुद्धिकरण: स्रोत से उत्पन्न आयन, विभिन्न इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन संख्याओं को लेकर, एक सकारात्मक/नकारात्मक आयन किरण बनाने के लिए त्वरित होते हैं। वांछित आयन शुद्धता प्राप्त करने के लिए चार्ज-टू-मास अनुपात के आधार पर अशुद्धियों को फ़िल्टर किया जाता है।

आयन इंजेक्शन: त्वरित आयन किरण को लक्ष्य क्रिस्टल सतह पर एक विशिष्ट कोण पर निर्देशित किया जाता है, समान रूप से विकिरणित किया जाता हैवेफर. सतह में प्रवेश करने के बाद, आयन टकराव से गुजरते हैं और जाली के भीतर बिखर जाते हैं, अंततः एक निश्चित गहराई पर बस जाते हैं, जिससे सामग्री के गुणों में संशोधन होता है। पैटर्नयुक्त डोपिंग को भौतिक या रासायनिक मास्क का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है, जिससे विशिष्ट सर्किट क्षेत्रों के सटीक विद्युत संशोधनों की अनुमति मिलती है।

डोपेंट का अपेक्षित गहराई वितरण बीम की ऊर्जा, कोण और वेफर के भौतिक गुणों द्वारा निर्धारित किया जाता है।

इसके फायदे और सीमाएं क्या हैंआयन प्रत्यारोपण?

लाभ:

डोपेंट की विस्तृत श्रृंखला: आवर्त सारणी के लगभग सभी तत्वों का उपयोग किया जा सकता है, सटीक आयन चयन द्वारा उच्च शुद्धता सुनिश्चित की जाती है।

सटीक नियंत्रण: आयन बीम की ऊर्जा और कोण को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे डोपेंट की सटीक गहराई और एकाग्रता वितरण की अनुमति मिलती है।

लचीलापन: आयन आरोपण वेफर की घुलनशीलता सीमा तक सीमित नहीं है, जिससे अन्य तरीकों की तुलना में उच्च सांद्रता की अनुमति मिलती है।

समान डोपिंग: बड़े क्षेत्र में समान डोपिंग संभव है।

तापमान नियंत्रण: इम्प्लांटेशन के दौरान वेफर का तापमान नियंत्रित किया जा सकता है।

सीमाएँ:

उथली गहराई: आमतौर पर सतह से लगभग एक माइक्रोन तक सीमित होती है।

बहुत उथले प्रत्यारोपण के साथ कठिनाइयाँ: कम ऊर्जा वाले बीम को नियंत्रित करना कठिन होता है, जिससे प्रक्रिया का समय और लागत बढ़ जाती है।

जाली क्षति: आयन जाली को नुकसान पहुंचा सकते हैं, डोपेंट की मरम्मत और सक्रिय करने के लिए पोस्ट-इम्प्लांटेशन एनीलिंग की आवश्यकता होती है।

उच्च लागत: उपकरण और प्रक्रिया लागत महत्वपूर्ण हैं।

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