ic工艺技术5-离子注入.ppt

集成电路工艺技术讲座第五讲离子注入 Ion implantation 引言?半导体工艺中应用的离子注入是将高能量的杂质离子导入到半导体晶体,以改变半导体,尤其是表面层的电学性质. ?注入一般在 50-500kev 能量下进行离子注入的优点?注入杂质不受材料溶解度,扩散系数,化学结合力的限制,原则上对各种材料都可掺杂?可精确控制能量和剂量,从而精确控制掺杂量和深度?较小的恒向扩散?掺杂均匀性好,电阻率均匀性可达 1% ?纯度高,不受所用化学品纯度影响?可在较低温度下掺杂目录?射程和分布?沟道效应?损伤和退火?离子注入机?离子注入的应用?离子注入工艺模拟射程?入射离子在非晶靶内的射程?非晶靶?射程,投影射程入射方向 Rp R LSS 理论?单个入射离子在单位距离上的能量损失- dE/dx = N[Sn(E)+Se(E )] 其中: Sn(E )原子核阻止本领 Se(E) 电子阻止本领 N 单位体积靶原子平均数? R= ? o Rdx=( 1/N )? o Eo dE/ 〔 Sn(E )+ Se(E) 〕 LSS 理论- 核阻止本领和弹性碰撞 M1 Eo M2 M2 M1 V 1’V 2’入射粒子最大转移能量 1/2M 2v 2 2 =4M 1M 2E o /(M 1 +M 2) 2核阻止本领?粗略近似计算核阻止本领?S n o = -15 (Z 1Z 2 /Z 1/3 )M 1 /(M 1 +M 2)( ev-cm 2) 其中 Z 2/3 = Z 1 2/3 +Z 2 2/3 ?低能时 S= S n o( Se=0 ) R= [(Z 1 2/3 +Z 2 2/3) 1/2 /Z 1Z 2 ] (M 1 +M 2 )/M 1E o Rp =R/(1+M 2 /3M 1)? Rp =(2/3)(M 1M 2) 1/2 Rp /(M 1 +M 2) LSS 理论- 电子阻止本领?电子阻止本领: 入射离子和靶原子周围电子云的相互作用。离子和电子碰撞失去能量,电子激发或电离。?电子阻止本领与入射离子的速度成正比 S n (E )=k eE 1/2 其中 k e值为 10 7 (eV) 1/2 /cm 两种能量损失示意图 Sn Se E 1E 2 E 3E - dE/dx 低能区<E1 中能区 E2 高能区>>E2