離子注入ppt課件(2)(已修改)
2025-05-16 08:07 本頁面
【正文】 第八章：離子注入 摻雜技術(shù)之二 引 言 ? 離子注入的概念： 離子注入是在高真空的復(fù)雜系統(tǒng)中，產(chǎn)生電離雜質(zhì)并形成高能量的離子束，入射到硅片靶中進(jìn)行摻雜的過程。 束流、 束斑 ? 高能離子轟擊 （氬離子為例） 1. 離子反射（能量很?。? 2. 離子吸附（ 10eV） 3. 濺射（ ~5keV） 4. 離子注入（ 10keV） ? 離子注入 是繼擴散之后的第二種摻雜技術(shù)，是現(xiàn)代先進(jìn)的集成電路制造工藝中非常重要的技術(shù)。有些特殊的摻雜（如小劑量淺結(jié)摻雜、深濃度峰分布摻雜等）擴散是無法實現(xiàn)的，而離子注入?yún)s能勝任。 ? 離子注入系統(tǒng) ? 離子注入的優(yōu)點： 1. 精確地控制摻雜濃度和摻雜深度 離子注入層的深度依賴于離子能量、雜質(zhì)濃度依 賴于離子劑量，可以獨立地調(diào)整能量和劑量，精 確地控制摻雜層的深度和濃度，工藝自由度大。 2. 可以獲得任意的雜質(zhì)濃度分布 由于離子注入的濃度峰在體內(nèi)，所以基于第 1點 采用多次疊加注入，可以獲得任意形狀的雜質(zhì)分 布，增大了設(shè)計的靈活性。 ? 離子注入的優(yōu)點： 3. 雜質(zhì)濃度均勻性、重復(fù)性好 用掃描的方法控制雜質(zhì)濃度均勻性。 4. 摻雜溫度低 注入可在 125℃ 以下的溫度進(jìn)行，允許使用不同 的注入阻擋層（如光刻膠）增加了工藝的靈活性。 ? 離子注入的優(yōu)點： 5. 沾污少 質(zhì)量分離技術(shù)產(chǎn)生沒有沾污的純離子束， 減少了由于雜質(zhì)源純度低帶來的沾污，另外低溫工藝也減少了摻雜沾污。 6. 橫向擴散小 離子注入具有高度的方向性，雖然散射會引起一定橫向雜質(zhì)分布，但橫向尺度遠(yuǎn)小于擴散。 ? 離子注入的缺點： 1. 高能雜質(zhì)離子轟擊硅原子將產(chǎn)生晶格損傷 使用二氧化硅注入緩沖層 高溫退火修復(fù)損傷 2. 注入設(shè)備復(fù)雜昂貴 離子注入?yún)?shù) ? 注入劑量 φ ? 注入劑量 φ是樣品表面單位面積注入的離子總數(shù)。單位：離子每平方厘米 其中 I為 束流 ，單位是安培 t為注入時間，單位是秒 q為電子電荷，等于 10－ 19庫侖 n為每個離子的電荷數(shù) A為注入面積，單位為 cm2 — 束斑 ? 注入能量 ? 離子注入的能量用電子電荷與電勢差的乘積來表示。單位：千電子伏特 KEV ? 帶有一個正電荷的離子在電勢差為 100KV的電場運動，它的能量為 100KEV ? 射程、投影射程 ? 具有一定能量的離子入射靶中，與靶原子和電子發(fā)生一系列碰撞（即受到了核阻止和電子阻止）進(jìn)行能量的交換，最后損失了全部能量停止在相應(yīng)的位置，離子由進(jìn)入到停止所走過的總距離，稱為 射程 用 R表示。這一距離在入射方向上的投影稱為 投影射程 Rp。 投影射程也是停止點與靶表面的垂直距離。 ? 投影射程示意圖 第 i個離子在靶中的射程 Ri和投影射程 Rpi ? 平均投影射程 離子束中的各個離子雖然能量相等但每個離子與靶原子和電子的碰撞次數(shù)和能量損失都是隨機的，使得能量完全相同的同種離子在靶中的投影射程也不等，存在一個統(tǒng)計分布。 ? 離子的平均投影射程 RP為 其中 N為入射離子總數(shù)， RPi為第 i個離子的投影射程 ? 離子投影射程的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差△ RP為 其中 N為入射離子總數(shù) Rp 為平均投影射程 Rpi為第 i個離子的投影射程 ? ? 2,P P iPRRRN????? 離子注入濃度分布 LSS理論描述
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