集成电路制造技术——原理与工艺（第3版）课件 第5章 离子注入.pptx

集成电路制造技术集成电路制造技术JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU ——原理与工艺第五章 离子注入离子注入JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU 5.3注入离子在靶中的分布5.1概述目 录CONTENTS5.8 离子注入与热扩散比较及掺杂新技术5.7 离子注入的其它应用5.6 离子注入设备与工艺 5.5 退火 5.4注入损伤5.2离子注入原理 一、 概述什么是离子注入： 将含杂质的化合物分子电离，在强电场作用下离子被加速射入靶材料的表层，以改变这种材料表层的性质。离子注入工艺步骤应用离子注入技术主要是为了进行掺杂，分为两个步骤：离子注入和退火再分布。二、离子注入原理 2.1与注入离子分布相关的几个概念射程R： 离子在靶内移动的总路线长度；投影射程xP：射程在入射方向上的投影距离；射程的横向分量xi：在与入射方向垂直的方向上离子射程的投影距离。R=l1+l2+l3…二、离子注入原理 2.1与注入离子分布相关的几个概念射程分布：大量入射离子投影射程的统计分布，即靶内入射离子浓度分布平均投影射程（Rp）：所有入射离子的投影射程的平均值。是注入离子浓度最大值位置；投影射程标准偏差（?Rp）：是平均投影射程的统计波动横向标准偏差（?R?）：是射程的平均横向分量的统计波动。 注入离子的分布LSS理论认为注入离子在靶内的能量损失分为两个彼此独立的部分：二、离子注入原理 2.2离子注入相关理论基础 在集成电路制造中，注入离子的能量一般为5~500keV，进入靶内的离子不仅与靶内的自由电子和束缚电子发生相互作用，而且与靶内原子核相互作用。入射离子与原子核的碰撞，即核阻挡的能量损失过程；入射离子与电子的碰撞，即电子阻挡的能量损失过程。碰撞参数p≤r1+r2二、离子注入原理 2.2离子注入相关理论基础1. 核碰撞 能量为E的一个注入离子与靶原子核碰撞，离子能量转移到靶原子核上，结果使离子改变运动方向，而靶原子核可能离开原位，成为间隙原子，或只是能量增加。 核阻止本领（Sn）：能量为E的注入离子在单位密度靶内运动单位长度时，损失给靶原子核的能量。二、离子注入原理 核阻止本领碰撞参数p≤r1+r2假设注入离子与靶内原子之间是弹性碰撞正面碰撞，p =0，能量转移最大： ??忽略外围电子的屏蔽，注入离子与靶内原子间势函数：?考虑电子屏蔽时离子与靶核之间相互作用，势函数：电子阻止本领：二、离子注入原理 2.2离子注入相关理论基础2. 电子碰撞电子阻止本领和入射离子的速度成正比：注入离子与靶内白由电子及束缚电子之间的碰撞。1??2注入离子与靶内原子核周围电子云通过互作用，使离子失去能量，束缚电子被激发或电离、自由电子发生移动，而且会瞬时形成电子-空穴对。?· cm单位路程上注入离子的总能量损失：二、离子注入原理 核阻止本领和电子阻止本领曲线二、离子注入原理 高能离子与低能离子高能离子注入不同深度核与电子阻止本领的对比一、 概述一级标题二级标题2.2离子注入相关理论基础1. 核碰撞三级标题四级标题四级标题字体：正文中文：思源黑体 CN Medium思源黑体 CN Normal 英文： Times New RomanCambria Math 基础字号：28 备注：封面为了效果更突出，用了思源宋体，如果不需要可以直接更换为思源黑体即可色调：请老师确认模板中使用的元素是否符合需求可用使用集成电路制造技术集成电路制造技术JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU ——原理与工艺第五章 离子注入 注入离子在靶中的分布 注入离子在靶中的分布JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU 注入离子在靶中的理论分布 1纵向分布设注入离子初始能量为E0，求进入靶面后的射程：平均投影射程Rp和投影标准偏差ΔRp:E 和R 的缓变函数M1M2; b=1/3 注入离子在靶中的理论分布 1纵向分布一束离子射入非晶靶，因注入离子在靶内受到的碰撞是随机的，所以注入离子射程也是按几率分布。(atoms/cm3)(atoms/cm2)x0离子注入分布情况 注入离子在靶中的理论分布 2横向效应?Z??? 注入离子在靶中的理论分布注入杂质的等浓度分布曲线在E0相同，不同杂质注入，原子量越小，横向效应越大，注入的也越深。同种杂质，随着E0增加，横向效应逐渐变大，注入的深度也逐渐变深。 注入离子在靶中的理论分布横向效应的影响35 keV注入As120 keV注入As 注入离子在靶中的分布---其他影响因素离子束准确地沿着晶向注入，进入沟道的离子几乎不会受到原子散射，这部分离子能量损失小，将穿过较大距离，这种现象称为沟道效应。 3单晶靶中的沟道效应1.8?(111)Si(100)Si(110)Si硅片倾