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一般掺杂的杂质类别#xff0c;包括:提供载流子的施主杂质和受主杂质;产生复合中心的重金属杂质 离子注入往往需要生成井well#xff0c;其中井的定义#xff1a;晶圆与杂质之间形成的扩散层或杂质与杂质之间形成的扩散层 离子注入的目的#xff1a;用掺杂改…离子注入工艺
一般掺杂的杂质类别包括:提供载流子的施主杂质和受主杂质;产生复合中心的重金属杂质 离子注入往往需要生成井well其中井的定义晶圆与杂质之间形成的扩散层或杂质与杂质之间形成的扩散层 离子注入的目的用掺杂改变电导率一般用于较小制程下 离子注入的优点可控、低温 离子注入的缺点晶格损伤
离子注入的各项指标
离子剂量
离子剂量的定义单位面积硅片表面注入的离子数 离子束电流也称为束流其定义离子注入机中正杂质离子形成离子束后的流量
射程
射程的定义离子注入硅片的总距离 射程的特点离子注入机能量越高射程越大
投影射程
投影射程的定义注入离子在硅片中的穿行距离 投影射程取决于离子质量、离子能量、靶的质量、离子束相对晶体结构的方向 投影射程的特性原子序数越大原子尺寸越大存在遮蔽层则投影射程越小 为什么射程会有极限呢因为存在离子阻滞 阻滞机制有两种核阻滞产生原因是与原子核碰撞电子阻滞产生原因是与电子发生反应
核阻止是短程作用在低能量时主导效果是有明显的散射电子阻滞是长程作用在高能量时主导效果是离子基本沿原方向运动
沟道效应
沟道效应的产生原因由于硅长程有序注入离子未经碰撞穿透了晶格 沟道效应的影响效果正常情况下杂质射程应呈正态分布沟道效应打破了这个分布 沟道效应的抑制方法 1.遮蔽氧化层也称为掩蔽氧化层牺牲氧化层 2.晶圆倾斜如100方向的晶圆倾斜角7度 晶圆倾斜的缺点可能会导致机器件性能不对称 改进方法则是经常旋转晶圆 3.单晶硅预非晶化 单晶化预非晶化的实现方法破坏晶圆表面薄膜的晶格原子 缺点需额外注入高能量的硅或锗且更加耗时
离子注入机
离子注入机的组成部分离子源、吸出组件、离子质量分析器、离子加速器、扫描系统
离子园
离子源的常用气体 B 2 H 6 , A s H 3 , P H 3 , B F 3 B_2H_6,AsH_3,PH_3,BF_3 B2H6,AsH3,PH3,BF3 离子源的典型结构弗里曼型离子源。但由于电流小离子源寿命短所以被bernus伯纳斯离子源替代 离子产生的原理通过热钨丝产生的电子轰击气体原子或分子而产生离子
吸出组件
吸出组件也称为萃引电极其作用是收集正离子形成离子束
离子质量分析器
离子质量分析器的作用利用质荷比的不同分离所需离子
离子加速器
离子加速器的作用给予离子能量其中低能量用于浅结深高能量用于深结深 离子加速器的分类有直流加速器和射频加速器
射频加速器
射频加速器包含四级聚焦镜和共振器 四级聚焦镜的作用是聚集离子束
电荷中性系统
电荷中性系统别称静电偏转系统目的防止正离子给晶圆表面充电阻碍离子进一步注入 中性束流陷阱的定义杂质离子与气体分子碰撞而获得一电子即形成中性离子
扫描系统
扫描系统的分类静电式扫描和机械式扫描 静电式扫描的优点可去除离子数中的中性离子晶圆固定颗粒污染小 静电式扫描的缺点不适用于高能离子束。所以改进为机器式扫描 机械是扫描的特点离子束固定 扫描系统如何控制离子电流或剂量呢则是通过法拉第杯传感器测量离子束电流系统
离子注入机的分类
中低速流里的注入机使用范围穿通注入专用 低能大束流离子注入机适用范围是源极和漏极。其中超低能数流用于超浅露源级和漏极注入能量为200电子伏特到4000电子伏特 高能大束流离子注入机用于制造n井和p井
离子注入监控
方法包括四点探针法、热波法、二次离子质谱仪 四点探针法用于计算薄片电阻需要测量四次 四点探针法的缺点接触式测量会造成损伤
热播法用于测量掺杂浓度 热播法的优点非接触、非破坏式测量 热播法的缺点对低剂量掺杂灵敏度很低 二次离子质谱仪得特点破坏性检测很贵所以仅用于关键步骤
离子注入的危险来源
1.火花崩溃电压得产生原因是器件全为高压装置 火花崩溃电压的定义在空气中尖端放电的现象 高压区放电防护的措施用接地棒将机台剩余高压导入地以防漏电或触电
2.辐射线 辐射线的防护措施用含铅的门板和墙壁阻挡辐射
3.机械传动危险
故障分析
故障的对象有离子注入剂量和金属沾污 1.离子注入剂量的问题分类剂量过多会导致电阻过小剂量过少会导致电阻过大 2.金属沾污的产生原因质荷比相同或接近时无法确实分离
