11.03.15第4章 掺杂技术2.ppt

* * 法拉第杯电流测量 带硅片的 扫描盘 扫描方向 法拉第杯 抑制栅孔径 电流 积分仪 在盘上的取样狭缝 粒子束 * * 作业题 将能量为200千电子伏的硼离子（B+）注入到衬底浓度为2.6×106／厘米3的硅靶中,剂量为6×103/厘米2，求结深xj。 提示：关于投影射程和标准偏差可查PPT图，或推荐教材2 107页图 * * * 注入离子的三个区域 （1）低能量区：核阻滞占主导地位，电子阻滞可以忽略 （2）中能量区：核阻滞和电子阻滞同等重要，两者都必须考虑 （3）高能量区：电子阻滞占有主导地位，核阻滞可以忽略。一般来说微电子工艺用的较少—核物理多 * * 4.2 离子注入 投影射程的确定公式 离子失去能量的速率可由下式决定： 其中N是衬底原子的密度（硅为5x1022cm-3） 离子的射程可由下式决定： * * 为避免复杂的计算，投影射程和标准偏差均可以从LSS表（根据模拟模型设定）中查得，或者是蒙特卡罗法模拟得到。 　实线和左轴：投影射程Rp 　　虚线和右轴：标准偏差? Rp * * 离子注入要点 首先，确定注入总剂量 其次，确定投影射程 要求掌握两种能量损失：电子阻滞和核阻滞的特点 * * 离子注入设备 离子源 引出电极和离子分析器 加速管 扫描系统 工艺室 * * 离子源 分析磁体 加速管 粒子束 等离子体 工艺腔 吸出组件 扫描盘 * * 离子源 离子源由气态或固态杂质中产生。通常用到的B+、 P+ 、 AS+ 等都是电离原子或分子得到。 可使用的是BF3,AsH3，PH3等气体，将气体分子分解成相应的正离子 气态源不利于控制，一般Foundry用固态离子源加热，900度， 40~180分钟 * * 离子的产生 通过高能电子轰击气体原子得到。 高能电子：一般用热钨丝源产生。 Freeman离子源： 棒状阴极装在一个有气体入口的电弧释放室内； 电弧室的侧壁是阳极； 当气体进入时灯丝通大电流，并在阴极和阳极之间加100伏电压。高能电子和气体分子相撞而产生正离子。另外有外加磁铁施加平行于灯丝的电场，以增加电离和稳定等离子体。 Bernas离子源：利用猪尾形灯丝和带负电的反射板，改进电子的产生和效率 * * 前板 狭缝 起弧室 灯丝 电子反射器 气体入口 5 V 电子反射器 阳极 +100 V 起弧室 气化喷嘴 电炉 气体导入管 DI 冷却水入口 掺杂剂气体入口 * * 引出电极 一般的气体分子电离后会产生多种离子，如BF3产生B+ ,B10+ , B11+ , BF- , BF2- , F- , F2- 目的：将产生的正离子引出,形成离子束 原理：用电弧室的阳极排斥，同时吸引装置的负压吸引。 电场越大，动能也就越大。同时，负极吸引还可以阻止等离子体中的电子，把离子聚成一个平行束流。 * * +++++++ +++++++ --- - - - - - - - - - N S N S 120 V 起弧 吸出组件 离子源 60 kV 吸引 2.5 kV 抑制 源磁铁 5V 灯丝 To PA +粒子束 参考端 (PA电压) 抑制电极 接地电极 * * 离子分析器 从离子源引出的离子可能包括许多不同种类的离子。离子分析器的作用就是将需要的杂质从混合的离子束中分离出来。 分析器磁铁形成90度弯管，具有固定的磁场强度。只有一种离子才能顺利通过分析器（需要注入的杂质离子）。离子轨迹由离子质量，速度，磁场强度和离子所带电荷决定 * * 石磨 离子源 分析磁体 粒子束 吸出 组件 较轻离子 重离子 中性离子 * * 分析磁体 * * 加速管 为了获得更高的速度（能量），还必须对正离子进行加速。加速后通过透镜使离子聚焦成很细的离子束，达到微米级 加速管一般线性设计，由一系列被介质隔离的电极组成，电极上的负电压依次增大 100 MW 100 MW 100 MW 100 MW 100 MW 0 kV +100 kV +80 kV +20 kV +40 kV +60 kV +100 kV 粒子束 粒子束 至工艺腔 电极 来自分 析磁体 * * 剂量与能量图 临近 吸收 现在应用 扩展应用 多晶掺杂 源/漏 损伤工程 Bur