集成电路工艺原理(PPT 40页).ppt

* Q可以精确控制 A为注入面积，I为硅片背面搜集到的束流（Farady Cup），t为积分时间，q为离子所带的电荷。 例如：当A＝20×20 cm2，I＝0.1 mA时， 而对于一般NMOS的VT调节的剂量为：B＋ 1-5×1012 cm-2注入时间为~30分钟 对比一下：如果采用预淀积扩散（1000 ?C），表面浓度为固溶度1020 cm-3时， D～10-14 cm2/s 每秒剂量达1013/cm2 I＝0.01 mA～mA * 常用注入离子在不同注入能量下的特性 平均投影射程Rp 标准偏差?Rp * 已知注入离子的能量和剂量， 估算注入离子在靶中的 浓度和结深 问题：140 keV的B+离子注入到直径为150 mm的硅靶中。 注入 剂量Q=5×10 14/cm2（衬底浓度2×1016 /cm3） 1) 试估算注入离子的投影射程，投影射程标准偏差、 峰 值浓度、结深 2) 如注入时间为1分钟，估算所需束流。 * 【解】1) 从查图或查表 得 Rp=4289 ?=0.43 mm ?Rp=855 ?=0.086 mm 峰值浓度 Cp=0.4Q/?Rp=0.4×5×1014/(0.086×10-4)=2.34×1019 cm-3 衬底浓度CB＝2×1016 cm-3 ?xj=0.734 mm 2) 注入的总离子数 Q＝掺杂剂量×硅片面积 ＝5×1014×[?(15/2)2]=8.8×1016 离子数 I＝qQ/t ＝[(1.6×10－19C)(8.8×1016)]/60 sec=0.23 mA * 注入离子的真实分布 真实分布非常复杂，不服从严格的高斯分布 当轻离子硼（B）注入到硅中，会有较多的硼离子受到大角度的散射（背散射），会引起在峰值位置与表面一侧有较多的离子堆积；重离子散射得更深。 * 集成电路工艺原理 * 大纲 第一章 前言 第二章 晶体生长 第三章 实验室净化及硅片清洗 第四章 光刻 第五章 热氧化 第六章 热扩散 第七章 离子注入 第八章 薄膜淀积 第九章 刻蚀 第十章 后端工艺与集成 第十一章 未来趋势与挑战 * 有关扩散方面的主要内容 费克第二定律的运用和特殊解 特征扩散长度的物理含义 非本征扩散 常用杂质的扩散特性及与点缺陷的相互作用 常用扩散掺杂方法 常用扩散掺杂层的质量测量 Distribution according to error function Distribution according to Gaussian function * 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 * 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 将某种元素的原子或携带该元素的分子经离化变成带电的离子 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 * 离子注入特点 可通过精确控制掺杂剂量（1011-1018 cm-2）和能量（1-400 keV）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% variation across an 8’’ 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 * 磁分析器 离子源 加速管 聚焦 扫描系统 靶 r BF3：B++，B+，BF2+，F+, BF+，BF++ B10 B11 * 源（Source）：在半导体应用中，为了操作方便，