تعتبر أجزاء الجرافيت المزروعة بالأيونات عالية الجودة من المواد الاستهلاكية الأساسية في عملية زرع الأيونات في تصنيع أشباه الموصلات. يجب أن تستوفي المتطلبات الصارمة مثل النقاء الفائق، ومقاومة قصف الشعاع الأيوني، والتلوث المنخفض بالجسيمات، مما يؤثر بشكل مباشر على دقة تعاطي الرقائق وإنتاجيتها.
1. تمايز النوع: تصميم دقيق موجه نحو الوظيفة
بواسطة وظيفة المكون
مكونات توجيه الشعاع الأيوني: مثل شبكات التسارع وشبكات التباطؤ، والتي تتحكم في طاقة واتجاه الشعاع الأيوني من خلال مجموعة فتحات دقيقة. يجب أن تصل دقة قطر الثقب إلى ±0.001 مم.
مكونات غرفة المعالجة: بما في ذلك بطانات الشعاع وغرف الأقطاب الكهربائية، والتي يجب أن تتحمل بيئات الفراغ العالي (<10⁻⁶ تور) ودرجات الحرارة المرتفعة (>200 درجة مئوية).
مكونات الحماية والعزل: مثل كاسحات الجسيمات والدروع، مما يمنع الشوائب المعدنية من تلويث الرقاقة. خشونة السطح Ra<0.05μm.
حسب توافق العملية
مكونات للأغراض العامة: مناسبة لزرع الأيونات المتوسطة والمنخفضة الطاقة (<100 كيلو فولت)، مثل أقطاب الجرافيت المتوازنة الضغط القياسية.
مكونات محددة عالية الطاقة: مصممة للزرع عالي الطاقة (> 1 ميجا فولت)، مما يتطلب استخدام الجرافيت المقوى من كربيد السيليكون (SiC) أو مواد SiC النقية لمقاومة تلف الشبكة الناتج عن الحزم الأيونية.
2. خصائص المظهر: مزيج من الآلات الدقيقة والمعالجة السطحية
النموذج الأساسي
الجسم الرئيسي عبارة عن هيكل أسطواني أو مسطح ذو جدران رقيقة. على سبيل المثال، سمك شبكة التسارع هو 0.5-2 مم فقط، وقطر الثقب 0.1-1 مم، وتوحيد تباعد الثقب <0.01 مم.
تم تصميم حواف المكونات بحواف (C0.1-C0.5) لتجنب التشقق الناتج عن تركيز الضغط.
المعالجة السطحية
تلميع فائق الدقة: خشونة السطح الداخلي Ra<0.03μm، السطح الخارجي Ra<0.1μm، مما يقلل من تشتت شعاع الأيونات والتصاق الجسيمات.
طلاء مضاد للتلوث: مثل تشريب الكربون الزجاجي، وإغلاق مسام الجرافيت وتقليل معدل إطلاق الغازات إلى <10⁻⁹ Torr·L/(s·cm²). طبقة مقاومة للتآكل: يتم ترسيب طبقة من كربيد التيتانيوم (TiC) أو نيتريد البورون (BN) في منطقة قصف الشعاع الأيوني، بسمك يتراوح بين 2-5 ميكرومتر، مما يزيد من عمر المكون إلى أكثر من 100000 دورة حقن.
3. تركيب المواد: اختراقات في النقاء العالي والتعزيز المركب
المواد الأساسية
الجرافيت المتوازن: محتوى الكربون > 99.995%، محتوى الرماد <5 جزء في المليون، حجم الجسيمات <5 ميكرومتر، مما يضمن تجانس المواد والقوة الميكانيكية.
كربيد السيليكون (SiC): يستخدم للمكونات عالية الطاقة، مع موصلية حرارية (120-200 واط/(م·ك)) أي 2-3 مرات من الجرافيت، ومقاومة ممتازة للصدمات الحرارية.
مرحلة التعزيز
جزيئات كربيد السيليكون النانوية: منتشرة بشكل موحد في مصفوفة الجرافيت، مما يحسن مقاومة التآكل ومقاومة التآكل الأيوني، ومناسب للزرع بجرعات عالية (>1×10¹⁷ أيونات/سم²).
الموليبدينوم المعدني (Mo) أو التنغستن (W): يضاف إلى الجرافيت لتشكيل مادة مركبة، مما يحسن الاستقرار في درجات الحرارة العالية (> 500 درجة مئوية)، ومناسب لمتطلبات العمليات الخاصة.
مواد الطلاء
طلاء ترسيب البخار الفيزيائي (PVD): مثل TiC أو BN، يوفر الخمول الكيميائي ومعامل احتكاك منخفض، مما يقلل من تشظي المواد الناتج عن الحزم الأيونية.
طلاء ترسيب البخار الكيميائي (CVD): مثل SiC أو Si₃N₄ النقي، بسمك يصل إلى 10 ميكرومتر، مناسب لبيئات العمليات القاسية.
4. خيارات التخصيص: تلبية متطلبات عملية أشباه الموصلات بمرونة
تخصيص الحجم والشكل
تدعم أجزاء الجرافيت المخصصة ضبط أبعاد المكونات وفقًا لنماذج زرع الأيونات (على سبيل المثال، سلسلة Axcelis GSD وNissin NH)، مثل تخصيص شبكات الفتحات غير القياسية أو الغرف غير المنتظمة الشكل لنماذج محددة.
تخصيص صياغة المواد
ضبط نقاء الجرافيت ونسبة التعزيز بناءً على نوع الأيونات المزروعة (على سبيل المثال، البورون (B⁺)، الفوسفور (P⁺)، الزرنيخ (As⁺)))، على سبيل المثال، زيادة محتوى SiC لزرع الزرنيخ عالي الطاقة لمقاومة الضرر الناتج عن الأيونات ذات الكتلة الكبيرة. تخصيص المعالجة السطحية
يقدم مجموعة متنوعة من خيارات الطلاء (مثل TiC، وBN، وSiC) ومستويات دقة التلميع (Ra 0.01-0.1μm) لتلبية متطلبات نظافة العمليات المختلفة؛ يدعم الطلاءات الموضعية (على سبيل المثال، طلاء منطقة مسار شعاع الأيونات فقط) لتقليل التكاليف.
خيارات تحسين الأداء
خدمات ما قبل المعالجة: مثل تنقية الفراغ بدرجة حرارة عالية (> 2000 درجة مئوية) لتقليل إطلاق الغازات، أو معالجة ما قبل القصف بالحزمة الأيونية لتحقيق الاستقرار في هيكل سطح المادة.
تكامل المراقبة مدى الحياة: دمج أجهزة الاستشعار في المكون لمراقبة درجة الحرارة أو الضغط أو تدفق شعاع الأيونات في الوقت الحقيقي للصيانة التنبؤية.
الآن الاتصال