[理學(xué)]20xx第八章離子注入(已修改)
2025-04-03 06:44 本頁面
【正文】 第七章 離子注入 ? 離子注入基本概念 ? 離子注入的特點(diǎn) ? 離子注入系統(tǒng)組成 ? 注入損傷和退火 ? 離子注入的應(yīng)用 167。 離子注入 離子注入 ：將具有很 高能量 的雜質(zhì)離子射入半導(dǎo)體襯底中的摻雜技術(shù)。 物理過程，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 離子注入機(jī)示意圖 離子源 分析磁體 加速管 粒子束 等離子體 工藝腔 吸出組件 掃描盤 離子注入機(jī)的終端口 Photograph provided courtesy of International SEMATECH Photo ； ； ； ； ； ； ； 擴(kuò)散和離子注入的比較 擴(kuò)散 離子注入 高溫， SiO2掩模 低溫，光刻膠掩模 橫向擴(kuò)散嚴(yán)重 橫向擴(kuò)散較輕 受固溶度限制 無固溶度限制 不能獨(dú)立精確控制摻雜量和深度 精確控制摻雜量和深度 批量生產(chǎn) 批量生產(chǎn)和單片生產(chǎn) 沒有摻雜帶來的破壞 注入損傷 ? 產(chǎn)生晶格損傷； ? 注入設(shè)備的復(fù)雜性。 離子注入缺點(diǎn) ?摻雜的目標(biāo)是什么？ ? 回答： 、可控?cái)?shù)量的特定雜質(zhì) 。 望的深度。 ?如何控制摻雜濃度和結(jié)深？ 思考： 控制雜質(zhì)濃度和深度 a) 低摻雜濃度 (n–, p–) 和淺結(jié)深 (xj) Mask 掩蔽層 Silicon substrate xj 束掃描 摻雜離子 離子注入機(jī) b) 高摻雜濃度 (n+, p+) 和深結(jié)深 (xj) Beam scan Mask Mask Silicon substrate xj Ion implanter 如何控制摻雜濃度和結(jié)深？ 思考： 離子注入機(jī)示意圖 離子源 分析磁體 加速管 粒子束 等離子體 工藝腔 吸出組件 掃描盤 ：劑量和射程 1. 劑 量 定義：單位面積硅片表面注入的離子數(shù) Q ，單位是原子每平方厘米 I：束流，當(dāng)雜質(zhì)離子形成離子束，它的流量被稱為離子束電流，單位是安培； t：注入時(shí)間，單位是秒； e：電子電荷 =； n：離子電荷（比如 B+等于 1）； A：注入面積，單位 cm2 e n AItQ ?劑 量 e n AItQ ?如何控制摻雜濃度？ 控制劑量 如何控制劑量？ 控制離子束電流和注入時(shí)間 束流 劑量 摻雜濃度 中低電流 ： ～ 10mA 注入劑量 10111013ions/cm2 大電流： 10～ 25mA 注入劑量大于 1014ions/cm2 離子注入機(jī)有中低電流、大電流之分 射程： 離子穿入硅片的總距離； 射程與能量 離子的射程與注入離子的能量有關(guān)，注入離子的能量越高，意味著雜質(zhì)原子能穿入硅片越深，射程越大，投影射程越大。 能量是表征注入機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)，控制射程就是控制注入離子的能量 ，離子注入的能量一般用電子伏特（ eV）表示。 能量 射程 射程和投影射程 投影射程： 射程在入射方向的投影長度， 即表示可以形成多深的結(jié)（結(jié)深）。 投影射程 相同能量的離子，質(zhì)量越小，投影射程越大；相同質(zhì)量的離子，能量越大投影射程越大； 投影射程決定于離子的 質(zhì)量 和 能量 、靶的質(zhì)量以及離子束相對(duì)于硅片晶體結(jié)構(gòu)的方向。 注入能量對(duì)應(yīng)射程圖 注入能量 (keV) Projected Range, R p (mm) 10 100 1,000 B P As Sb 注入到 硅中 射程與能量 能量 射程 結(jié)深 ? 摻雜深度由注入雜質(zhì)離子的 能量 決定； ? 摻雜濃度由注入雜質(zhì) 離子束電流強(qiáng)度 決定 。 劑量與射程 束流 劑量 摻雜濃度 能量 射程 結(jié)深 注入機(jī)分類 注入機(jī)分類 描述和應(yīng)用 中低電流 ? 高純離 子束，電流 小 于 1 0 m A 。 ? 束流能量一般 1 8 0 k eV 。 ? 多數(shù)情況下硅片固定，掃描粒子束 。 ? 穿通注入專用 。 大電流
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