半導體制造工藝_09離子注入(上)-展示頁
2025-03-10 15:32本頁面
【正文】 BF2+，F(xiàn)+, BF+， BF++ B10 B11 5 半導體制造工藝基礎 第七章 離子注入原 理 (上 ) a) 源（ Source）： 在半導體應用中，為了操作方便， 一般采用 氣體源 ，如 BF3， BCl3， PH3， AsH3等。如用固體或液體做源材料，一般先加熱，得到它 b) 離子源（ Ion Source）： 燈絲（ filament）發(fā)出的自由電子在電磁場作用下，獲得足夠的能量后撞擊源分子或原子，使它們電離成離子，再經(jīng)吸極吸出，由初聚焦系統(tǒng)聚成離子束，射向磁分析器 氣體源： BF3， AsH3， PH3， Ar， GeH4， O2， N2， ... 離子源： B ， As， Ga， Ge， Sb， P， ... 6 半導體制造工藝基礎 第七章 離子注入原 理 (上 ) 離子注入過程是一個 非平衡 過程，高能離子進入靶后不斷與原子核及其核外電子碰撞，逐步損失能量，最后停下來。 7 半導體制造工藝基礎 第七章 離子注入原 理 (上 ) 注入離子如何在體內(nèi)靜止？ LSS理論 ——對在 非晶靶 中注入離子的射程分布的研究 ? 1963年， Lindhard, Scharff and Schiott首先確立了注入離子在靶內(nèi)分布理論，簡稱 LSS理論。 ?核阻止本領 ：來自靶原子核的阻止，經(jīng)典兩體碰撞理論。 9 半導體制造工藝基礎 第七章 離子注入原 理 (上 ) ? ? ? ?? ?ESESNdxdE en ???dE/dx：能量隨距離損失的平均速率 E：注入離子在其運動路程上任一點 x處的能量 Sn(E)：核阻止本領 /截面 (eVcm2) Se(E)：電子阻止本領 /截面（ eVcm2) N: 靶原子密度 ～ 5?1022 cm3 for Si ? ? ? ?eenn dxdENESdxdENES ?????????????? 1,1LSS理論 能量 E的函數(shù) 能量為 E的入射粒子在密度為 N的靶內(nèi)走過 x距離后損失的能量 10 半導體制造工藝基礎 第七章 離子注入原 理 (上 ) 核阻止本領 ?注入離子與靶內(nèi)原子核之間 兩體碰撞 ?兩粒子之間的相互作用力是 電荷作用 摘自 . Gibbons, Proc. IEEE, Vol. 56 (3), March, 1968, p. 295 核阻止能力的一階近似為： 例如：磷離子 Z1 = 15, m1 = 31 注入硅Z2 = 14, m2 = 28, 計算可得： Sn ~ 550 keVmm2 m——質(zhì)量， Z——原子序數(shù) 下標 1——離子，下標 2——靶 ? ? 22113223212115 mmmZZZZESn ?????對心碰撞，最大能量轉移： E)m(m mmE Tr ans 221214??11 半導體制造工藝基礎 第七章 離子注入原 理 (上 ) 12 半導體制造工藝基礎 第七章 離子注入原 理 (上 ) 電子阻止本領 把固體中的電子看成自由電子氣，電子的阻止就類似于粘滯氣體的阻力（一階近似）。 非局部電子阻止 局部電子阻止 ? ? 22/1152/1 , ????? kkECvESione不改變?nèi)肷潆x子運動方向 電荷 /動量交換導致入射離子運動方向的改變（ 核間作用） 13 半導體制造工藝基礎 第七章 離子注入原 理 (上 ) 總阻止本領（ Total stopping power） ?核阻止本領在低能量下起主要作用（ 注入分布的尾端 ） ?電子阻止本領在高能量下起主要作用 核阻止和電子阻止相等的能量 14 半導體制造工藝基礎 第七章 離子注入原 理 (上 ) 離子 E2 B 17 keV P 150 keV As, Sb 500 keV n n n e 15 半導體制造工藝基礎 第七章 離子注入原 理 (上 ) 表面處晶格損傷較小 射程終點（ EOR）處晶格損傷大 16 半導體制造工藝基礎 第七章 離子注入原 理 (上 ) R：射程（ range） 離子在靶內(nèi)的總路線長度 Rp：投影射程（ projected range） R在入射方向上的投影 ?Rp
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