[理學(xué)]20xx第八章離子注入-在線瀏覽
2025-05-09 06:44本頁(yè)面
【正文】 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)。 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(pán) 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(wú)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(méi)有摻雜帶來(lái)的破壞 注入損傷 ? 產(chǎn)生晶格損傷； ? 注入設(shè)備的復(fù)雜性。 望的深度。 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。 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。 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(lèi) 注入機(jī)分類(lèi) 描述和應(yīng)用 中低電流 ? 高純離 子束，電流 小 于 1 0 m A 。 ? 多數(shù)情況下硅片固定，掃描粒子束 。 大電流 ? 產(chǎn)生的粒子束電流 1 0 m A 大劑量注入最大能到 2 5 m A 。 ? 大多數(shù)情況下粒子束固定，硅片掃描 。 高能 ? 束流能量超過(guò) 2 0 0 k eV 最高達(dá)到幾個(gè) M eV 。 ? 能形成倒摻雜阱和 埋層 。 離子注入系統(tǒng) 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(pán) 離子注入機(jī)組成： ? 離子源 ? 吸極 ? 質(zhì)量分析器 ? 加速管 ? 掃描系統(tǒng) ? 工藝室 離子源和吸極裝配圖 吸出組件 源室 渦輪泵 離子源絕緣體 起弧室 吸極 吸出組件 粒子束 常用的雜質(zhì)源有： 氣體源： B2H BF PH AsH3； 固體源： 砷、磷 雜質(zhì)源 離子源 ： 產(chǎn)生待注入物質(zhì)的離子。 ： 弧光反應(yīng)室 Bernas 離子源和 Bernas離子源 起弧室 燈絲 電子反射器 氣體入口 5 V 電子反射器 陽(yáng)極 +100 V 起弧室 氣化噴嘴 電爐 氣體導(dǎo)入管 DI 冷卻水入口 摻雜劑氣體入口 組成：氣體入口、燈絲、電壓、磁場(chǎng) 離子源 BF3 B10+ 、 B11+、 B2+、 BF2+ 、BF2+、 BF3+ 、 F+、 F2+ ： 離子源 前板 狹縫 起弧室 燈絲 電子反射器 氣體入口 5 V 電子反射器 陽(yáng)極 +100 V 起弧室 氣化噴嘴 電爐 氣體導(dǎo)入管 DI 冷卻水入口 摻雜劑氣體入口 ： 收集離子源中產(chǎn)生的正離子，并使它們形成離子束。 ：兩個(gè)電極。 ：不同質(zhì)量、不同帶電荷數(shù)的離子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，因?yàn)殡姶帕Φ男?yīng)，將以不同的半徑偏轉(zhuǎn)。 B+ ：電磁鐵、真空腔。 ： 一系列圓環(huán)形電極組成。 離子注入系統(tǒng) 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(pán) 高能注入機(jī)的線形加速器 源 原子質(zhì)量 分析磁體 線形加速器 最終能量 分析磁體 掃描盤(pán) 硅片 方式比較 方式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 先分析后加速 分析器比較小、造價(jià)低；高壓功率小；改變離子能量不需要改變分析器電流 離子損失多，純度差 先加速后分析 減小了空間電荷和電荷交換；純度高 分析器比較大；改變離子能量需要改變分析器電流 前后加速，中間分析 離子能量可調(diào)范圍廣；可后加速或后減速 兩端都是高電位，操作不變 前后分析，中
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