微电子工艺中的掺杂工艺.pdf

授课教师：于成浩/包梦恬

6第六章微电子工艺中

的掺杂工艺

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本章学习目标

解释掺杂在硅片制造过程中的目的

和应用讨论杂质扩散的原理和过程

对离子注入有整体的认识，包括优讨论剂量和射程在离子注入中的重

缺点要性

列举离子注入机的５个主要子系统解释离子注入中的退火效应和沟道

效应

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本章内容概要

本章内容概要

前言

1掺杂的基本概念

◼本征硅（无掺杂）的导电性能很差，只有当硅中加入少量

杂质，使其结构和电导率发生改变时，硅才能成为一种有

用的半导体。

◼掺杂被广泛应用于硅片制造的全过程。杂质进入到器件中，

可以改变器件的电学特性。硅芯片需要掺杂IIIA族、VA族

的杂质。

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前言

2半导体制造常用杂质

受主杂质IIIA族半导体施主杂质

(P-Type)IVA族VA族(N-Type)

元素原子序数元素原子序数元素原子序数

Boron(B)5Carbon6Nitrogen7

Aluminum13Silicon(Si)14Phosphorus(P)15

Gallium31Germanium32Arsenic(As)33

Indium49Tin50锑51

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前言

3掺杂的类型

◼在晶片制造中，有两种方法可以向硅片中引入杂质元素，

即热扩散和离子注入。

◼热扩散利用高温驱动杂质穿过硅的晶格结构，这种方法受

到时间和温度的影响。在半导体制造刚刚开始的阶段，热

扩散是晶片掺杂的主要手段。

◼离子注入通过高能离子轰击把杂质引入硅片。杂质通过与

硅片发生原子级碰撞，才能被注入。随着特征尺寸的不断

减小和相应的器件缩小，现代晶片制造中几乎所有掺杂工

艺都是用离子注入实现的。