集成电路工艺基础培训课件.pptx

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核碰撞撞和电电子碰碰撞
注入离离子在在无定定形靶靶中的的分布布
注入损损伤
热退火火
离子注注入
离子注注入是是一种种将带电的且具有能能量的粒子子注入入衬底底硅的的过程程,注入能能量介于1KeV到到1MeV之间间,注入深深度平均可可达10nm~~10um。离子剂剂量变变动范范围,从用用于阈阈值电电压调调整的的1012/cm2到形成成绝缘缘埋层层的1018/cm2。
相对于于扩散散,它它能更更准确地地控制制杂质质掺杂杂、可可重复复性和和较低低的工工艺温温度。。
离子注注入已已成为为VLSI制程程上最最主要要的掺掺杂技技术。。一般般CMOS制程程,大大约需需要6~12个个或更更多的的离子子注入入步骤骤。
离子注注入应应用
隔离工工序中中防止止寄生生沟道道用的的沟道道截断断
调整阈阈值电电压用用的沟沟道掺掺杂
CMOS阱阱的形形成
浅结的的制备备
在特征征尺寸寸日益益减小小的今今日,,离子子注入入已经经成为为一种种主流流技术术。
使带电电粒子子偏转转,分分出中中性粒粒子流流
中性束束路径径
类似电电视机机,让让束流流上下下来回回的对对圆片片扫描描
离子注注入系系统的的原理理示意意图
离子源源通过加加热分分解气气体源源如BF3或AsH3成为带带正电电离子子(B+或As+)。
加上约约40KeV左左右的的负电电压,,引导导这些些带正正电离离子移移出离离子源源腔体体并进进入磁分析析器。
选择磁磁分析析器的的磁场场,使使只有有质量量/电电荷比比符合合要求求的离离子得得以穿穿过而而不被被过滤滤掉。。
被选出出来的的离子子接着着进入入加速管管,在管管内它它们被被电场场加速速到高高能状状态。。
离子注注入系系统原原理
被掺杂杂的材材料称称为靶。由加加速管管出来来的离离子先先由静静电聚聚焦透透镜进进行聚聚焦,,再进进行x、y两个个方向向的扫描,然后后通过过偏转系系统注入到到靶上上。
扫描目目的::把离离子均均匀注注入到到靶上上。
偏转目目的::使束束流传传输过过程中中产生生的中中性离离子不不能到到达靶靶上。。
注入机机内的的压力力维持持低于于10-4Pa以以下,,以使使气体体分子子散射射降至至最低低。
离子子注注入入系系统统原原理理
离子子注注入入的的优优缺缺点点
优点点::
注入入的的离离子子纯度度高高
可以以精精确确控控制制掺掺杂杂原原子子数数目目,,同同一一平平面面的的掺掺杂杂均均匀匀性性得得到到保保证证,,电电学学性性能能得得到到保保证证。。
温度度低低:小小于于400℃℃。。低低温温注注入入,,避避免免高高温温扩扩散散所所引引起起的的热热缺缺陷陷;;扩扩散散掩掩膜膜能能够够有有更更多多的的选选择择
掺杂杂深深度度和和掺掺杂杂浓浓度度可可控控,,得得到到不不同同的的杂杂质质分分布布形形式式
非平平衡衡过过程程,,杂杂质质含含量量不不受受固固溶溶度度限限制制
横向向扩扩散散效效应应比比热热扩扩散散小小得得多多
离子子通通过过硅硅表表面面的的薄薄膜膜注注入入,,防防止止污污染染。。
可以以对对化化合合物物半半导导体体进进行行掺掺杂杂
离子子注注入入的的优优缺缺点点
缺点点::
产生生的的晶晶格格损损伤伤不不易易消消除除
很难难进进行行很很深深或或很很浅浅的的结结的的注注入入
高剂剂量量注注入入时时产产率率低低
设备备价价格格昂昂贵贵((约约200万万美美金金))

高能能离离子子进进入入靶靶后后,,不不断断与与靶靶中中原原子子核核和和电电子子发发生生碰碰撞撞,,在在碰碰撞撞时时,,注注入入离离子子的的运运动动方方向向发发生生偏偏转转并并损损失失能能量量,,因因此此具具有有一一定定初初始始能能量量的的离离子子注注射射进进靶靶中中后后,,将将走走过过一一个个非非常常曲曲折折的的道道路路,,最最后后在在靶靶中中某某一一点点停停止止下下来来
核碰碰撞撞和和电电子子碰碰撞撞
注入入离离子子在在靶靶内内能能量量损损失失方方式式
核碰碰撞撞(注注入入离离子子与与靶靶内内原原子子核核间间的的碰碰撞撞))
质量量为为同同一一数数量量级级,,故故碰碰撞撞后后注入入离离子子会发发生生大大角角度度的的散射射,失失去去一一定定的的能能量量。。靶原原子子也因因碰碰撞撞而而获获得得能能量量,,如如果果获获得得的的能能量量大大于于原原子子束束缚缚能能,,就就会会离离开开原原来来所所在在晶晶格格位位置置,,进入入晶晶格格间间隙隙,并并留留下下一一个个空空位位,,形形成成缺缺陷陷。。