99.9٪ کسر بور کریستالی در اهداف آلیاژ پاشش نیمه هادی
۹۹.۹٪ بخش بور کریستالی به عنوان مواد اولیه فاز جامد برای اهداف آلیاژی عمل می‌کند. برخلاف پودر بور آمورف، بور کریستالی دارای ساختار منظم، سطح ناخالصی کمتر و پایداری حرارتی برتر است. عملکردهای کلیدی آن به شرح زیر است:
۱. منبع ناخالصی نوع P برای کنترل دقیق غلظت حامل
بور کریستالی به عنوان یک عنصر گروه III، به عنوان یک ناخالصی جانشینی نوع P در لایه‌های نازک آلیاژی مبتنی بر سیلیکون، اکسید و نیمه‌هادی عمل می‌کند. در طول فرآیند کندوپاش، با آلیاژ به داخل شبکه کریستالی لایه رسوب می‌کند. این عنصر می‌تواند اتم‌های شبکه میزبان را جایگزین کند و حامل‌های حفره را برای دستیابی به رسانایی نوع P معرفی کند. غلظت حامل را می‌توان به طور مداوم (در محدوده 10¹⁸–10²¹ cm⁻³) با تنظیم محتوای بور کریستالی در هدف تنظیم کرد. در نتیجه رسانایی لایه را دو مرتبه بزرگی افزایش می‌دهد و در عین حال مقاومت ویژه کنترل شده را نیز فراهم می‌کند. ساختار کریستالی پایدار آن، رانش غلظت ناخالصی را به حداقل می‌رساند. در مقایسه با بور آمورف، فازهای ناخالصی و نقص‌های بین‌نشینی را کاهش می‌دهد و در نتیجه یکنواختی آلایش بهتری حاصل می‌شود.
۲. تنظیم چگالی و ریزساختار تف‌جوشی هدف برای فرآیندهای کندوپاش پایدار
ذرات بور کریستالی با نقطه ذوب بالای 2076 درجه سانتیگراد و پایداری حرارتی عالی، به عنوان اجزای زینترینگ و عوامل اصلاح دانه در طول مراحل پرس گرم یا زینترینگ در خلاء ساخت هدف عمل می‌کنند. مورفولوژی کریستالی منظم و محتوای ناخالصی کم اکسیژن بور کریستالی، رشد غیرطبیعی دانه در ماتریس هدف را مهار کرده و تخلخل را کاهش می‌دهد. بنابراین، هم چگالی هدف و هم استحکام خمشی را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، ضریب انبساط حرارتی پایدار بور کریستالی، ترک خوردگی حرارتی و فرسایش موضعی (پوسته پوسته شدن) را در طول اسپاترینگ با قدرت بالا به حداقل می‌رساند. این امر پایداری تخلیه را بهبود می‌بخشد، نقص ذرات را در طول فرآیند کاهش می‌دهد و بازده لایه نازک ویفر را افزایش می‌دهد. در مقابل، بور آمورف حاوی سطوح بالاتری از اکسیژن و نقص‌های جذب سطحی است – که آن را مستعد تشکیل فازهای ناخالصی در طول زینترینگ می‌کند – در حالی که بور کریستالی 99.9٪ به طور موثر ورود ناخالصی‌های اکسیژن را محدود می‌کند.
۳. تشکیل فازهای بورید عاملی، که سختی بالا و خواص سدگری را به فیلم می‌بخشد
تحت کندوپاش واکنشی یا کندوپاش مستقیم از اهداف آلیاژی، اتم‌های بور آزاد شده از بور کریستالی می‌توانند *درجا* با فلزاتی مانند Ti، Mo، Al و Mg واکنش داده و بوریدهای فلزی (مثلاً TiB₂، MoB₂، AlMgB₁₄) تشکیل دهند. این لایه‌های بوریدی سختی بالا و ضرایب انتشار پایینی دارند که آنها را برای استفاده به عنوان موانع انتشار فلز و ماسک‌های حکاکی سخت در کاربردهای نیمه‌هادی مناسب می‌کند. آنها مانع از نفوذ متقابل اتم‌های فلزی (مانند Cu) به زیرلایه‌های سیلیکونی می‌شوند و در نتیجه پایداری حرارتی دستگاه را افزایش می‌دهند. همزمان، سختی بالای آنها مقاومت حکاکی پلاسما را بهبود می‌بخشد و الزامات سختگیرانه ماسکینگ فرآیندهای تولید پیشرفته را برآورده می‌کند.
۴. اصلاح سطوح تماس فیلم برای افزایش چسبندگی و تنظیم تنش فیلم
وقتی اتم‌های بور کریستالی روی سطح مشترک زیرلایه رسوب می‌کنند، یک لایه نازک انتقال بور تشکیل می‌دهند که پیوند سطحی با زیرلایه‌های Si یا SiO₂ را بهبود می‌بخشد. مقدار مناسب بور امکان تنظیم تنش داخلی فیلم را فراهم می‌کند، تنش‌های فشاری یا کششی بالایی را که اغلب در فیلم‌های فلزی خالص یافت می‌شوند، کاهش می‌دهد و خطر تاب برداشتن یا لایه لایه شدن را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، سطوح پایین ناخالصی بور کریستالی، آلاینده‌های سطحی مانند کربن و اکسیژن را به حداقل می‌رساند. در نتیجه، چگالی حالت سطح مشترک کاهش یافته و جریان نشتی دستگاه کاهش می‌یابد.
۵. تهیه فیلم‌های کاربردی تخصصی: آشکارسازی نوترون و فیلم‌های نیمه‌هادی با شکاف باند وسیع
بور کریستالی با خلوص بالا به طور طبیعی با ایزوتوپ ¹⁰B غنی شده است؛ لایه‌های نازک کنده‌کاری شده حاوی بور در دستگاه‌های تشخیص نوترون مبتنی بر نیمه‌رسانا استفاده می‌شوند، که در آن اتم‌های بور نوترون‌ها را برای تولید ذرات آلفا جذب می‌کنند و متعاقباً جفت‌های الکترون-حفره را در نیمه‌رسانا تحریک می‌کنند تا تشخیص سیگنال نوترون را ممکن سازند. علاوه بر این، این مواد می‌توانند برای ساخت لایه‌های نازک نیمه‌رسانا با شکاف باند وسیع مانند BP و h-BN استفاده شوند که به عنوان اجزای پیش‌ساز برای دستگاه‌های دوبعدی و لایه‌های دی‌الکتریک عمل می‌کنند.
۶. جلوگیری از تفکیک هدف برای اطمینان از تکرارپذیری ترکیب فیلم
ذرات بور کریستالی دارای خواص شیمیایی پایداری هستند و در برابر اکسیداسیون و تجمع مقاوم هستند؛ در نتیجه، در مقایسه با بور آمورف، در طول مراحل مخلوط کردن پودر و پخت در ساخت هدف آلیاژ، پراکندگی بهتری از خود نشان می‌دهند. بور کریستالی کمتر مستعد غنی‌سازی یا جداسازی موضعی است و در نتیجه تغییرات دسته‌ای به دسته دیگر در ترکیب هدف به حداقل می‌رسد. در طول تولید مداوم با روش کندوپاش، محتوای بور و پارامترهای الکتریکی لایه‌ها تکرارپذیری بهتری نشان می‌دهند و الزامات سختگیرانه برای پایداری پنجره فرآیند در تولید انبوه نیمه‌هادی را برآورده می‌کنند.
