Dotierung

Dotierstoffe

In einigen Materialien wie Silizium ist Dotierung durch Diffusion gut kontrollierbar, trotzdem wird wegen der guten Dosiskontrolle Ionenimplantation eingesetzt. Gerade im Bereich der Wide-Bandgap-Materialien wie SiC ist Halbleiterdotierung durch Ionenimplantation wegen der für eine Diffusion benötigten Temperaturen unumgänglich.
Die zur Dotierung benötigten Stoffe sind stark abhängig von dem verwendeten Halbleitermaterial. Die Ionenimplantation bietet hier eine sehr flexible Möglichkeit aus einer Vielzahl von Stoffen zu wählen, da mit den im RUBION vorhandenen Ionenquellen innerhalb von kurzer Zeit fast alle Elemente zur Verfügung stehen.
Dies umfasst zum einen die für die Dotierung in Silizium und GaAs klassischerweise verwendeten Stoffe Bor, Phosphor, Kohlenstoff und Silizium als auch Exoten wie Europium. Die erzielbaren Dosen müssen dabei im Einzelfall abgeklärt werden.
Eine neuere Entwicklung ist die Verwendung von Wasserstoff zur Halbleiterdotierung Silizium. Ein Vorteil liegt hier in dem großen Tiefenbereich (bis einige 100 µm in Silizium) im Vergleich zu den herkömmlich zur Halbleiterdotierung eingesetzten Stoffen.

Vertikale Strukturen

Neben der Verwendung verschiedener Stoffe ist die Ionenimplantation der Diffusion auch bei der Erzeugung von Strukturen überlegen. Während es mit Diffusion nur schwierig bis unmöglich ist, vertikale Strukturen mit hohem Aspekt-Verhältnis zu erzeugen, ist es durch mehrfache Implantation möglich, tiefe säulenartige Strukturen, wie sie zum Beispiel für Super-Junction-Bauelemente benötigt werden, durch mehrfache Implantation mit verschiedenen Energien zu produzieren. Wir unterstützen Sie bei der Bestimmung der benötigten Implantationsschritte.

Laterale Strukturen

Laterale Strukturen werden klassischerweise durch Maskierung vor der Diffusion erstellt. Die verwendeten Maskenmaterialien werden dabei nach ihrer Undurchlässigkeit für die zur Dotierung verwendeten Stoffe ausgewählt, häufig kommen dabei Fotolacke zum Einsatz.
Im Prinzip ist dies auch bei der Ionenimplantation möglich. Es ist jedoch zu beachten, dass gerade bei tiefen Implantationen die Dicke der Lackschichten oft beachtlich ist und viele Fotolacke dazu neigen bei Beschuss mit hochenergetischen Ionen auszugasen. Auf Wunsch können wir bei der Auswahl geeigneter Materialien beraten.

Dotierung vergrabener Schichten

Eine andere mit Diffusion nicht zu erreichende Struktur ist eine vergrabene Schicht, das heißt tieferliegend im Halbleiter ist die Dotierung höher als an der Oberfläche. Dies ist bei der Anwendung von Ionenimplantation relativ problemlos, da die Dotierstoffe sich fast ausschließlich in einem kleinen Bereich am Ende der gut definierten Reichweite des Ionenstrahls befinden.