离子注入技术培训课程.pptx

第四章：离子注入技术;问题的提出： 短沟道的形成？ GaAs等化合物半导体？（低温掺杂） 低表面浓度？ 浅结？ 纵向均匀分布或可控分布？ 大面积均匀掺杂？ 高纯或多离子掺杂？ ;要求掌握： 基本工艺流程（原理和工艺控制参数） 选择性掺杂的掩蔽膜（Mask） 质量控制和检测 后退火工艺的目的与方法 沟道效应 在器件工艺中的各种主要应用 离子注入技术的优缺点 剂量和射程在注入工艺中的重要性 离子注入系统的主要子系统 ;CMOS Structure with Doped Regions;Ion Implant in Process Flow;4.1. 离子注入原理 4.1.1. 物理原理(P.90-98) 通过改变高能离子的能量，控制注入离子在靶材料中的位置。 ;重离子在材料中与靶原子的碰撞是“弹性”库仑散射; 级联散射;Energy Loss of an Implanted Dopant Atom;能量损失： 散射路径R，靶材料密度?，阻止本领S;能量损失;注入离子的分布N（x）（无电子散射） 注入剂量?0（atom/cm-2），射程：Rp 标准偏差?Rp ; 对于无定型材料， 有： 为高斯分布 97页 图4.8 ;平均射程;Page 107;多能量、多剂量注入 ;4.1.2. 设备;Analyzing Magnet; 4.2. 沟道效应和卢瑟福背散射 6. 2. 1.沟道效应（page 101）;沟道峰;沟道效应的消除(临界角） ;4. 2. 2.卢瑟福背散射RBS-C 作用？。。。;4.3. 注入离子的激活与辐照损伤的消除 P.103~112 1）注入离子未处于替位位置 2）晶格原子被撞离格点 Ea为原子的位移阈能 ;Annealing of Silicon Crystal;热退 P107 ;1）激活率(成活率)（%） Si：P、B?100%，As ?50% 2）临界通量?C(cm-2) F4.16 与注入离子种类、大小，能量有关 与注入时的衬底温度有关 ;3）退火后的杂质再分布（P。111） 4）退火方式：“慢退火”，快速热退火 分步退火 5）退火完成的指标：电阻率、迁移率、少子寿命 ;4.4.离子注入工艺中的一些问题 1。离子源：汽化?高压电离 多价问题 分子态—原子态问题 （产额问题） 2。选择性掺杂的掩膜 SiO2、Si3N4、光刻胶、各种金属膜;P离??注入; 有掩膜时的注入杂质分布;Controlling Dopant Concentration and Depth; 3。遮挡(注入阴影效应Implant Shadowing)（P119） 4. 硅片充电;Electron Shower for Wafer Charging Control;Plasma Flood to Control Wafer Charging;离子注入设计;4.5.离子注入工艺的应用 1。掺杂（P。115）;2。浅结形成（Shallow Junction Formation, p116) 3。埋层介质膜的形成(page 116) 如：注氧隔离工艺（SIMOX） （Separation by Implanted Oxygen) 4。吸杂工艺 如：等离子体注入（PIII）吸杂工艺 （Plasma Immersion Ion Implantation） 5。Smart Cut for SOI 6。聚焦离子束技术 7。其它（如：离子束表面处理） ;Buried Implanted Layer;Retrograde Well;Punchthrough Stop;Implant for Threshold Voltage Adjustment;Source-Drain Formations;Dopant Implant on Vertical Sidewalls of Trench Capacitor ;Ultra-Shallow Junctions;CMOS Transistors with and without SIMOX Buried Oxide Layer;Dose Versus Energy Map;4.6.离子注入工艺特点（与扩散比较） 总体优于扩散，在当代IC制造中，已基本取代扩散掺杂。 1。杂质总量可控 2。大面积均匀 3。深度及分布可控 4。低温工艺（一般673K）快速热退火温度要高些 5。注入剂量范围宽（