离子注入.pptx

ordingtoGaussianfunction2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第四章离子注入核碰撞和电子碰撞注入离子在无定形靶中的分布注入损伤热退火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原子或携带该元素的分子经离化变成带电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离子注入将带电的且具有能量的粒子注入衬底硅的过程,注入能量介于1KeV到1MeV之间,注入深度平均可达10nm~10um。离子剂量变动范围,从用于阈值电压调整的1012/cm2到形成绝缘埋层的1018/cm2。相对于扩散,它能更准确地控制杂质掺杂、可重复性和较低的工艺温度。离子注入已成为VLSI制程上最主要的掺杂技术。一般CMOS制程,大约需要6~12个或更多的离子注入步骤。离子注入系统的原理示意图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离子源是产生离子的部件。将被注入物质的气体注入离子源,在其中被电离形成正离子,经吸极吸出,由初聚焦系统,聚成离子束,射向磁分析器。吸极是一种直接引出离子束的方法,即用一负电压(几伏到几十千伏)把正离子吸出来。产生离子的方法有很多,目前常用的利用气体放电产生等离子体。离子注入系统原理-离子源从离子源吸出的离子束中,包括多种离子。如对BCl3气体源,一般包括H+、B+、Cl+、O+、C+等。在磁分析器中,利用不同荷质比的离子在磁场中的运动轨迹不同,可以将离子分离,并选出所需要的一种杂质离子。被选离子通过可变狭缝,进入加速管。离子注入系统原理-磁分析器被掺杂的材料称为靶。由加速管出来的离子先由静电聚焦透镜进行聚焦,再进行x、y两个方向的扫描,然后通过偏转系统注入到靶上。扫描目的:把离子均匀注入到靶上。偏转目的:使束流传输过程中产生的中性离子不能到达靶上。注入机内的压力维持低于10-4Pa以下,以使气体分子散射降至最低。离子注入系统原理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