Si中掺杂原子的瞬间增强扩散现象及抑制方法.pdfVIP

第 18卷 第 3期 原 子 核 物 理 评 论 Vo】．18，No．3 2001年 9月 NudearPhysicsReview Sep．t2001 文章编号 ：l007—4627(2001)03—0164--05 Si中掺杂原子的瞬间增强扩散现象及抑制方法 刘 昌龙 (中国科学院近代物理研究所 ，甘肃 兰州 730000) 摘 要 ：简要地舟绍 了单晶s 中注入掺杂原子在热激活退火中发生的瞬间增强扩散现象，综述 了谤 现象发生的可能的微观机制和 目前提出的几种抑制方法，展望 了高能重离子在该领域的应用前景． 关 键 词 ：注^掺杂；瞬 间增 强扩散；单晶Si；高能重离子 中图分类号：O57133 文献标识码 A 1 引言 退火中发生的TED口]．从图中可以看出，掺杂原子 B的TED主要具有以下几个特点：一是扩散 的瞬 众所周知 ，低能掺杂原子，如 B，P等注人 n 间性，即在 同一退火温度下，B原子的扩散幅度随 型或 p一型单晶 是形成 p-n结最主要 的途径之一、 着退火时间增加而减小 ，并在长时间退火下趋向稳 但是 ，采用常规的低能离子掺杂注人很难得到结深 定 ；二是增强性 ，即它引起的B原子扩散要 比正常 度小于100nm 的超浅结，其原因是 在注人过程 中 状态下的扩散高几个量级以上．例如．对于B原子 离子会发生沟道效应 ，以及注人损伤会 引起掺杂原 来说 ，在无缺陷的 si中，在700C左右 的温度下 ． 子在随后 的热激活退火中发生反常的扩散 ，即瞬间 它 的扩散长度约为几个 nm，而在注人态下，注人 增强扩散 (TED) 就 TED而言，它导致的掺杂原 损伤导致 的B的扩散可 以高达几百甚至上千 nm， 子的扩散要 比正常状态下掺杂原子的扩散高几个量 并且扩散的程度依赖于注人离子 的能量 ．另外， 级以上．目前注人掺杂原子在热激活退火中出现的 实验研究还发现 ，掺杂原子 的TED现象是深度相 瞬问增强扩散已成为现代 si集成 电路技术中最富 关 的，即它的幅度依赖于缺陷、掺杂原子与表面之 有挑战性的问题之一．为了满足现代 si集成电路技 间的距离 J． 术飞速发展的需求，必须从微观上认识掺杂原子 TED发生的微观机制 ，探讨与 si器件工艺相兼容 的途径来有效地抑制注人掺杂原子的TED．本文将 简要地介绍注人掺杂原子在热激活退火 中发生的 TED现象及其微观物理机制，同时讨 论 了几种抑 制 TED的方法． 2 TED现象及其特征 注人掺杂原子的瞬间增强扩散现象最早是 由 Hofker等_]在20多年前报道的，由于该现象的出现 对 si集成电路技术的发展构成 了严重的威胁，人们 开展了大量的实验和理论研究工作来认识掺杂原子 的TED现象及其微观物理机制．作为例子 ，图1给 图160keYB离子注人单 晶S在随后的热激活退火 中出现 出了低能B离子注人 n型单晶 si在随后 的热激活 的反常扩散 收稿