离子注入最详细的课件.ppt

离子注入最详细的课件离子束的性质离子束是一种带电原子或带电分子的束状流,能被电场或磁场偏转,能在电场中被加速而获得很高的动能。离子束的用途掺杂、曝光、刻蚀、镀膜、退火、净化、改性、打孔、切割等。不同的用途需要不同的离子能量E,E<10KeV,刻蚀、镀膜E=10~50KeV,曝光E>50KeV,注入掺杂离子束加工方式1、掩模方式(投影方式)2、聚焦方式(扫描方式,或聚焦离子束(FIB)方式)掩模方式是对整个硅片进行均匀的地毯式注入,同时象扩散工艺一样使用掩蔽膜来对选择性区域进行掺杂。扩散工艺的掩蔽膜只能是SiO2膜,而离子注入的掩蔽膜可以是SiO2膜,也可以是光刻胶等其他薄膜。掩模方式用于掺杂与刻蚀时的优点是生产效率高,设备相对简单,控制容易,所以应用比较早,工艺比较成熟。缺点是需要制作掩蔽膜。a) 低掺杂浓度与浅结MaskMaskSiliconsubstratexjLowenergyLowdoseFastscanspeedBeamscanDopantionsIonimplanterb) 高掺杂浓度与深结BeamscanHighenergyHighdoseSlowscanspeedMaskMaskSiliconsubstratexjIonimplanter离子注入聚焦方式的优点是不需掩模,图形形成灵活。缺点是生产效率低,设备复杂,控制复杂。聚焦方式的关键技术是1、高亮度、小束斑、长寿命、高稳定的离子源;2、将离子束聚焦成亚微米数量级细束并使之偏转扫描的离子光学系统。:用于离化杂质的容器。常用的杂质源气体有BF3、AsH3和PH3等。质量分析器:不同的离子具有不同的质量与电荷,因而在质量分析器磁场中偏转的角度不同,由此可分离出所需的杂质离子,且离子束很纯。加速器:为高压静电场,用来对离子束加速。该加速能量是决定离子注入深度的一个重要参量。中性束偏移器:利用偏移电极和偏移角度分离中性原子。聚焦系统:将离子聚集成直径为数毫米的离子束。偏转扫描系统:使离子束沿x、y方向扫描。工作室(靶室):放置样品的地方,其位置可调。elerationcolumnIonbeamPlasmaProcesschamberExtractionassemblyScanningdisk一、离子源作用:产生所需种类的离子并将其引出形成离子束。分类:等离子体型离子源、液态金属离子源(LMIS)。掩模方式需要大面积平行离子束源,故一般采用等离子体型离子源,其典型的有效源尺寸为100m,亮度为10~100A/。聚焦方式则需要高亮度小束斑离子源,当液态金属离子源(LMIS)出现后才得以顺利发展。LMIS的典型有效源尺寸为5~500nm,亮度为106~107A/。1、等离子体型源这里的等离子体是指部分电离的气体。虽然等离子体中的电离成分可能不到万分之一,其密度、压力、温度等物理量仍与普通气体相同,正、负电荷数相等,宏观上仍为电中性,但其电学特性却发生了很大变化,成为一种电导率很高的流体。产生等离子体的方法有热电离、光电离和电场加速电离。大规模集成技术中使用的等离子体型离子源,主要是由电场加速方式产生的,如直流放电式、射频放电式等。