[이온 주입 공정] 이온 주입 방법 1 - Thermal Diffusion

열 확산 방법.

단점으로는 깊어질수록 도핑이 어려워 (깊이 조절 어려움) 미세화에 부적합한 방법이라는 것이 있습니다. (등방성).

또한, Leakage 발생 가능성이 높습니다.

도핑 Gas가 많을수록 농도가 증가하고. Throughput이 상대적으로 좋습니다. (Batch 구조 – 고온),

Single Type의 Chamber도 사용하기도 합니다. (비교적 저온)

열확산을 통한 방법의 이온분포

공정 방법

1) Pre-deposition:

Dopant가 포함된 Gas가 기판 표면에 주입하는 단계.

얇은 박막 형성 – Dose Control (표면에 계속 Gas 주입: 표면 농도>기판 농도)

2) Drive In:

표면 Dopant를 열확산을 통해 기판 내부로 주입하는 단계.

원하는 깊이를 조절(=재분포) – Profile Control

(Gas 주입X– 표면 농도<기판 농도)

 

++Fick`s Law 확산방정식

1법칙: 어떤 물체의 길이 방향에서 농도 차이가 있을 때 고농도 영역에서 저농도 영역으로 확산이 된다는 법칙.

유속은 단위 시간 안에 단위 면적을 통과하는 dopant 수를 의미합니다.

2법칙: 무한정으로 Gas가 유입될 경우 기판 표면의 농도가 깊은 곳의 농도보다 높고, 일정 양의 Gas가 유입될 경우 점점 기판 표면의 농도가 감소한다는 법칙

+Solid State Diffusion

Vacancy(공핍형/공공형)- 있어야 할 것이 없음, 이 빈공간을 타고 이온들이 확산함     

Interstitial(침입형) – 실리콘이나 외부 입자가 격자 구조가 아닌 곳에 침입해 확산함

Substitutional(치환형) – 기존 격자에 있던 실리콘을 대체함