复旦集成电路工艺课件-10讲述.ppt

*/35集成电路工艺原理仇志军******@*/35大纲第一章前言第二章晶体生长第三章实验室净化及硅片清洗第四章光刻第五章热氧化第六章热扩散第七章离子注入第八章薄膜淀积第九章刻蚀第十章后端工艺与集成第十一章未来趋势与挑战*/ordingtoGaussianfunction*/35实际工艺中二步扩散第一步为恒定表面浓度的扩散(Pre-deposition)(称为预沉积或预扩散)控制掺入的杂质总量第二步为有限源的扩散(Drive-in),往往同时氧化(称为主扩散或再分布)控制扩散深度和表面浓度*/35什么是离子注入离化后的原子在强电场的加速作用下,注射进入靶材料的表层,以改变这种材料表层的物理或化学性质离子注入的基本过程将某种元素的原子或携带该元素的分子经离化变成带电的离子在强电场中加速,获得较高的动能后,射入材料表层(靶)以改变这种材料表层的物理或化学性质*/35离子注入特点可通过精确控制掺杂剂量(1011-1018cm-2)和能量(1-400keV)来达到各种杂质浓度分布与注入浓度平面上杂质掺杂分布非常均匀(1%variationacrossan8’’wafer)表面浓度不受固溶度限制,可做到浅结低浓度或深结高浓度注入元素可以非常纯,杂质单一性可用多种材料作掩膜,如金属、光刻胶、介质;可防止玷污,自由度大离子注入属于低温过程(因此可以用光刻胶作为掩膜),避免了高温过程引起的热扩散横向效应比气固相扩散小得多,有利于器件尺寸的缩小会产生缺陷,甚至非晶化,必须经高温退火加以改进设备相对复杂、相对昂贵(尤其是超低能量离子注入机)有不安全因素,如高压、有毒气体*/35磁分析器离子源加速管聚焦扫描系统靶rBF3:B++,B+,BF2+,F+,BF+,BF++B10B11*/35源(Source):在半导体应用中,为了操作方便,一般采用气体源,如BF3,BCl3,PH3,AsH3等。如用固体或液体做源材料,一般先加热,得到它们的蒸汽,再导入放电区。b)离子源(IonSource):灯丝(filament)发出的自由电子在电磁场作用下,获得足够的能量后撞击源分子或原子,使它们电离成离子,再经吸极吸出,由初聚焦系统聚成离子束,射向磁分析器气体源:BF3,AsH3,PH3,Ar,GeH4,O2,N2,...离子源:B,As,Ga,Ge,Sb,P,...*/35离子注入过程是一个非平衡过程,高能离子进入靶后不断与原子核及其核外电子碰撞,逐步损失能量,最后停下来。停下来的位置是随机的,大部分不在晶格上,因而没有电活性。*/35注入离子如何在体内静止?LSS理论——对在非晶靶中注入离子的射程分布的研究1963年,Lindhard,ScharffandSchiott首先确立了注入离子在靶内分布理论,简称LSS理论。该理论认为,注入离子在靶内的能量损失分为两个彼此独立的过程(1)核阻止(nuclearstopping)(2)电子阻止(electronicstopping)总能量损失为两者的和