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1、第9章 掺杂技术,第9章 掺杂技术,本章目标：,1、熟悉掺杂技术的两种方式2、熟悉扩散掺杂的原理3、掌握离子注入相关概念及其原理4、熟悉离子注入的工艺流程5、了解离子注入系统的设备及其优点,第9章 掺杂技术,一、扩散二、离子注入技术三、集成电路的形成,第9章 掺杂技术,一、扩散 1、扩散原理 2、杂质在硅中的扩散 3、扩散设备与工艺 4、工艺质量检测,第9章 掺杂技术 一、扩散,1、扩散原理,扩散是微电子工艺中最基本的平面工艺，在约1000的高温、p型或n型杂质气氛中，杂质向衬底硅片的确定区域内扩散，达到一定浓度，实现半导体定域、定量掺杂的一种工艺方法，也叫热扩散。,杂质掺杂,所谓杂质掺杂是将
2、可控数量的杂质掺入半导体内。杂质掺杂的实际应用主要是改变半导体的电特性。扩散和离子注入是半导体掺杂的两种主要方式。高温扩散：一直到20世纪70年代，杂质掺杂主要是由高温的扩散方式来完成，杂质原子通过气相源或掺杂过的氧化物扩散或淀积到硅晶片的表面，这些杂质浓度将从表面到体内单调下降，而杂质分布主要是由高温与扩散时间来决定。离子注入：掺杂离子以离子束的形式注入半导体内，杂质浓度在半导体内有个峰值分布，杂质分布主要由离子质量和注入能量决定。扩散和离子注入两者都被用来制作分立器件与集成电路，因为二者互补不足，相得益彰。,基本扩散工艺,杂质扩散通常是在经仔细控制的石英高温炉管中放入半导体硅晶片并通入含有
3、所需掺杂剂的气体混合物。硅的温度在800-1200；砷化镓的温度在600-1000。扩散进入半导体内部的杂质原子数量与气体混合物中的杂质分压有关。对硅而言，B、P和As分别是常用的p型和n型掺杂剂，它们在硅中都有极高的固溶度，可高于51020cm-3。引入方式有：固态源（BN、As2O3、P2O5）；液态源（BBr3、AsCl3、POCl3）；气体源（B2H6、AsH3、PH3 ），其中液态源最常用。使用液态源的磷扩散的化学反应如下：,P2O5在硅晶片上形成一层玻璃并由硅还原出磷，氯气被带走。,对砷化镓的扩散工艺而言，因砷的蒸汽压高，所以需要特别的方式来防止砷的分解或蒸发所造成的损失。包括含过
4、压的封闭炉管中扩散及在含有掺杂氧化物覆盖层（氮化硅）的开发炉管中扩散。p型扩散选用Zn元素，采用Zn-Ga-As合金或ZnAs2（封闭炉管法）或ZnO-SiO2（开放炉管法）。n型掺杂剂有硒和碲。,第9章 掺杂技术 一、扩散,1、扩散原理 （1）扩散方式, 固相扩散,扩散是一种自然现象，由物质自身的热运动引起。微电子工艺中的扩散是杂质在晶体内的扩散，因此是一种固相扩散。,第9章 掺杂技术 一、扩散,1、扩散原理 （1）扩散方式, 扩散的方式,晶体内扩散是通过一系列随机跳跃来实现的，这些跳跃在整个三维方向进行，有多种方式，最主要有：,A 填隙式扩散B 替位式扩散C 填隙-替位式扩散,第9章 掺杂
5、技术 一、扩散,1、扩散原理 （1）扩散方式, 扩散的方式 A 填隙式扩散,第9章 掺杂技术 一、扩散,1、扩散原理 （1）扩散方式, 扩散的方式 B 替位式扩散,第9章 掺杂技术 一、扩散,1、扩散原理 （1）扩散方式, 扩散的方式 C 填隙-替位式扩散,许多杂质既可以是替位式也可以是填隙式溶于晶体的晶格中，并以填隙-替位式扩散。这类扩散杂质的跳跃速率随晶格缺陷浓度，空位浓度和杂质浓度的增加而迅速增加。,第9章 掺杂技术 一、扩散,1、扩散原理 （2）扩散方程, 第一扩散定律,晶体衬底中杂质扩散流密度与杂质浓度梯度成正比，这是第一扩散定律，也称Fick第一定律。,第9章 掺杂技术 一、扩散,
6、1、扩散原理 （2）扩散方程, 第一扩散定律,第9章 掺杂技术 一、扩散,1、扩散原理 （2）扩散方程, 第二扩散定律,讨论晶体中杂质浓度与扩散时间关系，又称Fick第二定律。,第9章 掺杂技术 一、扩散,1、扩散原理 （2）扩散方程, 影响扩散速率的因素,A 晶体内杂质浓度梯度；B 环境温度；C 杂质本身结构、性质；D 晶体衬底的结构。,第9章 掺杂技术 一、扩散,2、杂质在硅中的扩散,（1） 掺杂的目的 （P218）,A 在晶圆表面下的特定位置处形成PN结（结合P218的图11.3-图11.5）；B 在晶圆表面下得到所需的掺杂浓度；（结合P219同型掺杂）,第9章 掺杂技术 一、扩散,2、
7、杂质在硅中的扩散,（2） 硅中的杂质类型 替位式杂质,主要是III和V族元素，具有电活性，在硅中有较高的固溶度。多以替位方式扩散，扩散速率慢，称为慢扩散杂质。,第9章 掺杂技术 一、扩散,2、杂质在硅中的扩散,（2） 硅中的杂质类型 填隙式杂质,主要是I和族元素，Na、K、Li、H、Ar等，它们通常无电活性，在硅中以填隙式方式进行扩散，扩散速率快。,第9章 掺杂技术 一、扩散,2、杂质在硅中的扩散,（2） 硅中的杂质类型 填隙-替位式杂质,大多数过渡元素：Au、Fe、Cu、Pt、Ni、Ag等。都以填隙-替位式方式扩散，约比替位扩散快五六个数量级，最终位于间隙和替位这两种位置，位于间隙的杂质无电
8、活性，位于替位的杂质具有电活性。,第9章 掺杂技术 一、扩散,2、杂质在硅中的扩散,（2）扩散方程的解 恒定源扩散,恒定源扩散是硅一直处于杂质氛围中，硅片表面达到了该扩散温度的固溶度Ns。解扩散方程：,边界条件为：N（0，t）=Ns初始条件为：N（x，0）=0,第9章 掺杂技术 一、扩散,2、杂质在硅中的扩散,（2）扩散方程的解 恒定源扩散,erfc称为余误差函数，所以恒定源扩散杂质浓度服从余误差分布。,第9章 掺杂技术 一、扩散,2、杂质在硅中的扩散,（2）扩散方程的解 限定源扩散,限定源扩散是在整个扩散过程中，杂质源限定在扩散前积累于硅片表面薄层内的杂质总量Q。,第9章 掺杂技术 一、扩散
9、,2、杂质在硅中的扩散,（2）扩散方程的解 限定源扩散,X,Xji xj2 xj3,Ns,Ns,Ns”,t1,t2,t3,解扩散方程：,Nb,第9章 掺杂技术 一、扩散,2、杂质在硅中的扩散,（2）扩散方程的解 限定源扩散,限定源扩散杂质浓度是一种高斯函数分布。扩散过程中杂质表面浓度变化很大，但杂质总量Q不变。,第9章 掺杂技术 一、扩散,2、杂质在硅中的扩散,（3）实际扩散 场助扩散效应,硅衬底的掺杂浓度对杂质的扩散速率有影响， 衬底掺杂浓度高时这一影响将使扩散速率显著提高，称之为场助扩散效应。,第9章 掺杂技术 一、扩散,2、杂质在硅中的扩散,（3）实际扩散 横向扩散效应（P218）,不管
10、是扩散还是离子注入都会发生横向扩散现象，横向扩散的线度是纵向扩散的0.75-0.85倍。,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（1）扩散源 液态源（参见教材P223）,液态源通常是所需掺杂元素的氯化物或溴化物。例如： POCl3、BBr3,选择源必需满足固溶度和扩散系数的要求。另外还要选择好掩蔽膜。,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（1）扩散源 液态源（参见教材P223）,液相源扩散系统,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（1）扩散源 液态源（参见教材P223）,层流形成系统：,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（1）扩散源 固态源（参见
11、教材P223）,最原始的淀积源。,固态源通常是氧化物B2O3、Sb2O5、P2O5等陶瓷片或粉体，也有用BN。,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（1）扩散源 固态源,使用固态源的三种方式： （参见教材P225）,A 远程源（匙）B 近邻源（圆片）C 涂抹源,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（1）扩散源 固态源（参见教材P223）,固相源扩散系统,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（1）扩散源 气态源（参见教材P224）,气态源通常是氢化物：B2H6、PH3、AsH3、 BCl3，最受欢迎的扩散源方式。,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备
12、,（1）扩散源 气态源（参见教材P224）,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（2）扩散流程,预淀积：（参见P222）,A 预清洗与刻蚀B 炉管淀积C 去釉（漂硼硅玻璃或磷硅玻璃）D 评估（假片或陪片）, 再分布（评估）：（参见P226）,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（2）扩散流程 预淀积,评估（假片或陪片）：通常测方块电阻，方块电阻是指表面为正方形的薄膜，在电流方向的电阻值。,炉管淀积：一般予淀积温度较低，时间也较短。氮气保护。,去釉（漂硼硅玻璃或磷硅玻璃）：炉管淀积后的窗口表面有薄薄的一层硼硅玻璃，用HF漂去。,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设
13、备,（2）扩散流程 预淀积,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（2）扩散流程 再分布（评估）,再分布温度较高，时间也较长。通氧气直接生长氧化层。,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（2）扩散流程 再分布（评估）,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（2）扩散流程,扩散工艺有一步工艺和两步工艺：一步工艺 是恒定源扩散，杂质分布服从余误差分布；两步工艺 分为予淀积和再分布两步予淀积是恒定源扩散，目的是在扩散窗口硅表层扩入总量一定的掺杂元素。再分布是限定源扩散，掺杂源总量已在予淀积时扩散在窗口上了，再分布的目的是使杂质在硅中具有一定的分布或达到一定的结深。,第
14、9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（3）B扩散,原 理： 2 B2O3 + 3Si 4B +3SiO2 选源： 固态BN源使用最多，必须活化。 800-1000活化： 4BN + 3O2 2B2O3 + 2N2特点： B与Si晶格失配系数为0.254，失配大，有伴生应力缺陷，造成严重的晶格损伤，在1500，硼在硅中的最大固溶度达4*1020/cm3，但是最大电活性浓度是5*1019/cm3。,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（4）P扩散,原 理：2P2O5 + 5Si 4P + 5SiO2选源： 固态P2O5陶瓷片源使用最多，无须活化。 特点：磷是n形替位杂质，失配
15、因子0.068，失配小，杂质浓度可达1021/cm3，该浓度即为电活性浓度。,第9章 掺杂技术 一、扩散,3、扩散工艺与设备,（5）例子（N+PN晶体管）,第9章 掺杂技术 一、扩散,4、工艺质量检测,（1）工艺指标 杂质表面浓度 结深 薄层电阻 分布曲线（2）工艺条件（T, t）的确定 解析扩散方程获得工艺条件，目前用计算机模拟的工艺参数。,第9章 掺杂技术 一、扩散,4、工艺质量检测,（3）工艺参数测量 染色法测结深 阳极氧化测分布函数 四探针法测方块电阻 四探针法测电阻率（4）电参数测量 I-V曲线,第9章 掺杂技术,二、离子注入技术 1、概述 2、离子注入工艺 3、离子注入技术的应用,
16、第9章 掺杂技术 二、离子注入技术,1、概述,（1）热扩散的限制, 横向扩散 实现浅结困难 掺杂浓度控制精度 表面污染,离子注入,离子注入是另一种对半导体进行掺杂的方法。将杂质电离成离子并聚焦成离子束，在电场中加速而获得极高的动能后，注入到硅中（称为 “靶” ）而实现掺杂。,离子束是一种带电原子或带电分子的束状流，能被电场或磁场偏转，能在高压下加速而获得很高的动能。 离子束的用途 掺杂、曝光、刻蚀、镀膜、退火、净化、改性、打孔、切割等。不同的用途需要不同的离子能量 E ： E 50 KeV，注入掺杂,离子束的性质,离子束加工方式可分为 1、掩模方式（投影方式） 2、聚焦方式（扫描方式，或聚焦离
17、子束（FIB）方式）,掩模方式是对整个硅片进行均匀的地毯式注入，同时象扩散工艺一样使用掩蔽膜来对选择性区域进行掺杂。扩散工艺的掩蔽膜必须是 SiO2 膜，而离子注入的掩蔽膜可以是 SiO2 膜，也可以是光刻胶等其他薄膜。 掩模方式用于掺杂与刻蚀时的优点是 生产效率高，设备相对简单，控制容易，所以应用比较早，工艺比较成熟。缺点是 需要制作掩蔽膜。,1、掩模方式（投影方式）,聚焦方式的优点是 不需掩模，图形形成灵活。缺点是 生产效率低，设备复杂，控制复杂。实现聚焦方式的关键技术是 1、高亮度小束斑长寿命高稳定的离子源； 2、将离子束聚焦成亚微米数量级细束并使之偏转扫描的离子光学系统。,2、聚焦方式
18、（扫描方式),7.1 离子注入系统,离子源：用于离化杂质的容器。常用的杂质源气体有 BF3、 AsH3 和 PH3 等。 质量分析器：不同离子具有不同的电荷质量比，因而在分析器磁场中偏转的角度不同，由此可分离出所需的杂质离子，且离子束很纯。 加速器：为高压静电场，用来对离子束加速。该加速能量是决定离子注入深度的一个重要参量。 中性束偏移器：利用偏移电极和偏移角度分离中性原子。,聚焦系统：用来将加速后的离子聚集成直径为数毫米的离子束。偏转扫描系统：用来实现离子束 x、y 方向的一定面积内进行扫描。工作室：放置样品的地方，其位置可调。,离子注入系统示意图,离子注入系统事物图,一、离子源 作用：产生
19、所需种类的离子并将其引出形成离子束。 分类：等离子体型离子源、液态金属离子源（LMIS）。,掩模方式需要大面积平行离子束源，故一般采用等离子体型离子源，其典型的有效源尺寸为 100 m ，亮度为 10 100 A/cm2.sr。 聚焦方式则需要高亮度小束斑离子源，当液态金属离子源（LMIS）出现后才得以顺利发展。LMIS 的典型有效源尺寸为 5 500 nm，亮度为 106 107 A/cm2.sr 。,1、等离子体型离子源,这里的 等离子体 是指部分电离的气体。虽然等离子体中的电离成分可能不到万分之一，其密度、压力、温度等物理量仍与普通气体相同，正、负电荷数相等，宏观上仍为电中性，但其电学特
20、性却发生了很大变化，成为一种电导率很高的流体。,产生等离子体的方法有热电离、光电离和电场加速电离。大规模集成技术中使用的等离子体型离子源，主要是由电场加速方式产生的，如直流放电式、射频放电式等。,2、液态金属离子源（LMIS）,LMIS 是近几年发展起来的一种高亮度小束斑的离子源，其离子束经离子光学系统聚焦后，可形成 纳米量级的小束斑离子束，从而使得聚焦离子束技术得以实现。此技术可应用于离子注入、离子束曝光、刻蚀等。,LMIS 的类型、结构和发射机理,针形,V 形,螺旋形,同轴形,毛细管形,液态金属,钨针,类型,对液态金属的要求 (1) 与容器及钨针不发生任何反应； (2) 能与钨针充分均匀地
21、浸润； (3) 具有低熔点低蒸汽压，以便在真空中及不太高的温度下既保持液态又不蒸发。 能同时满足以上条件的金属只有 Ga、In、Au、Sn 等少数几种，其中 Ga 是最常用的一种。,E1 是主高压，即离子束的加速电压；E2 是针尖与引出极之间的电压，用以调节针尖表面上液态金属的形状，并将离子引出；E3 是加热器电源。,E1,E2,E3,针尖的曲率半径为 ro = 1 5 m，改变 E2 可以调节针尖与引出极之间的电场，使液态金属在针尖处形成一个圆锥，此圆锥顶的曲率半径 仅有 10 nm 的数量级，这就是 LMIS 能产生小束斑离子束的关键。,引出极,当 E2 增大到使电场超过液态金属的场蒸发值
22、（ Ga 的场蒸发值为 15.2V/nm）时，液态金属在圆锥顶处产生场蒸发与场电离，发射金属离子与电子。其中电子被引出极排斥，而金属离子则被引出极拉出，形成离子束。 若改变 E2 的极性 ，则可排斥离子而拉出电子，使这种源改变成电子束源。,E1,E2,E3,引出极,共晶合金 LMIS 通常用来对各种半导体进行离子注入掺杂的元素因为熔点高或蒸汽压高而无法制成单体 LMIS 。,根据冶金学原理，由两种或多种金属组成的合金，其熔点会大大低于组成这种合金的单体金属的熔点，从而可大大降低合金中金属处于液态时的蒸汽压。,例如，金和硅的熔点分别为 1063oC 和 1404oC，它们在此温度时的蒸汽压分别为
23、 10-3 Torr 和 10-1 Torr。当以适当组分组成合金时，其熔点降为 370 oC ，在此温度下，金和硅的蒸汽压分别仅为 10-19 Torr 和 10-22 Torr。这就满足了 LMIS 的要求。 对所引出的离子再进行质量分析，就可获得所需的离子。,离子注入过程：入射离子与半导体（靶）的原子核和电子不断发生碰撞，其方向改变，能量减少，经过一段曲折路径的运动后，因动能耗尽而停止在某处。,9.2 平均投影射程,射程：离子从入射点到静止点所通过的总路程。 平均射程：射程的平均值，记为 R 。 投影射程：射程在入射方向上的投影长度，记为 xp 。 平均投影射程：投影射程的平均值，记为
24、RP 。 标准偏差：,平均投影射程与初始能量的关系,由此可得平均投影射程为,入射离子能量损失的原因是受到 核阻挡 与 电子阻挡。,核阻挡,电子阻挡,一个入射离子在 dx 射程内，由于与核及电子碰撞而失去的总能量为,Se 的计算较简单，离子受电子的阻力正比于离子的速度。,Sn 的计算比较复杂，而且无法得到解析形式的结果。下图是数值计算得到的曲线形式的结果。,Sn = Se,(2) 当 E0 远大于 E2 所对应的能量值时，Sn Se ，以电子阻挡为主，此时散射角较小，离子近似作直线运动，射程分布较集中。随着离子能量的降低，逐渐过渡到以核阻挡为主，离子射程的末端部分又变成为折线。,(1) 当入射离
25、子的初始能量 E0 小于 E2 所对应的能量值时， Sn Se ，以核阻挡为主，此时散射角较大，离子运动方向发生较大偏折，射程分布较为分散。,在实际工作中，平均投影射程 RP () 及标准偏差 RP ()与注入能量 (KeV) 的关系可从下图 （下表）查到。,9.3 离子注入的特点,1.特点可以独立控制杂质分布（离子能量） 和杂质浓度（离子流密度和注入时间）各向异性掺杂容易获得高浓度掺杂 （特别是：重杂质原子，如P和As等）。,2.离子注入与扩散的比较,扩散,离子注入,2.注入与扩散的比较,3.离子注入控制,离子束流密度和注入时间控制杂质浓度 （注入离子剂量）离子能量控制结深杂质分布各向异性,
26、4.阻止机制,典型离子能量：5500keV离子注入衬底，与晶格原子碰撞，逐渐损失其能量，最后停止下来两种阻止机制：核碰撞和电子碰撞,核阻止 与晶格原子的原子核碰撞 大角度散射（离子与靶原子质量同数量级） 可能引起晶格损伤（间隙原子和空位）.电子阻止 与晶格原子的自由电子及束缚电子碰撞 注入离子路径基本不变 能量损失很少 晶格损伤可以忽略,4.阻止机制,两种阻止机制,4.阻止机制,总的阻止本领： Stotal = Sn + Se Sn: 核阻止, Se: 电子阻止,低能区：核阻止本领占主要 中能区：两者同等重要 高能区：电子阻止本领占主要固体中的电子可以看为电子气，电子阻止类似于黏滞气体的阻力，
27、电子阻止本领与注入离子速度成正比；,空气阻力与速度的平方成正比,4.阻止机制,背散射,沟道,自由碰撞,阻止本领与离子速度,阻止本领,核阻止,电子阻止,离子速度,注入离子分布,RP：投影射程，射程的平均值,阻挡 200keV 离子束的阻挡层厚度,典型能量：5500KeV,掩膜厚度,5.注入过程:注入通道, 如果入射角度恰好，离子能够在不和晶格原子碰撞的情况下运动很远距离 会引起不可控的杂质分布,大量碰撞,很少碰撞,6.沟道效应,沟道中核阻止很小，电子密度也很低,碰撞后引起的沟道效应,碰撞后形成的沟道效应,碰撞引起,沟道引起,碰撞引起,注入过程: 沟道效应, 避免沟道效应的方法 倾斜圆片, 7最常
28、用 屏蔽氧化层（无定形） 注入前预先无定型处理 阴影效应 离子受到掩膜结构阻挡 旋转圆片和注入后扩散,7.阴影效应,粒子束,阴影效应消除,为什么不利用沟道效应在离子能量不高的情况产生深结？离子束不是完美地平行。许多离子注入衬底后会发生许多次核碰撞，只要少数一些会进入很深的距离,9.4 注入损伤,注入离子将能量转移给晶格原子 产生自由原子（间隙原子空位 缺陷对）自由原子与其它晶格原子碰撞 使更多的晶格原子成为自由原子 直到所有自由原子均停止下来，损伤才停止一个高能离子可以引起数千个晶格原子位移,一个离子引起的晶格损伤,轻离子,重离子,注入损伤过程,离子与晶格原子碰撞，使其脱离晶格格点衬底注入区变
29、为无定型结构,注入前,注入后,9.5退火的作用,杂质原子必须处于单晶结构中并与四个Si原子形成共价键才能被激活 ，donor (N-type) 或acceptor (P-type)高温热能帮助无定型原子恢复单晶结构,热退火,晶格原子,杂质原子,热退火,晶格原子,杂质原子,热退火,晶格原子,杂质原子,热退火,晶格原子,杂质原子,退火前后的比较,退火前,退火后,快速热退火 (RTA),高温下, 退火超越扩散RTA (RTP) 广泛用于注入后退火RTA 很快 (小于1分钟), 更好的片间（WTW）均匀性, 最小化杂质扩散,RTA和炉退火,RTP退火,炉退火,高温炉的温度为什么不能象RTA系统那样快速
30、升温和降温？高温炉有很大的热容积，需要很高的加热功率去获得快速升温。很难避免快速升温时大的温度摆动（温度过冲和下冲）,9.6注入工艺,粒子束路径,离子注入: Plasma Flooding System, 离子引起晶圆表面充电 晶圆表面充电引起非均匀掺杂和弧形缺陷 电子注入离子束中，中和晶圆表面电荷 热钨灯丝发射的热电子产生Ar等离子体（Ar+和电子）,9.7晶圆表面充电,注入离子使晶圆表面带正电排斥正离子，引起离子束弯曲，造成不均匀杂质分布电弧放电引起晶圆表面损伤使栅氧化层击穿，降低工艺成品率需要消除和减弱充电效应,充电效应,离子轨道,电荷中和系统,需要提供电子中和正离子；Plasma fl
31、ooding system电子枪电子喷头,9.10 小结,本章首先描述了离子注入系统的组成部分，特别是对各种离子源和质量分析系统作了较详细的介绍。离子注入后的杂质浓度分布为高斯函数分布。讨论了离子注入的沟道效应及防止措施。离子注入后必须进行退火处理，目的是激活杂质和消除注入损伤。通过高剂量的氧离子注入，可以形成绝缘埋层。,下面总结一下离子注入的优缺点。,1、可控性好，离子注入能精确控制掺杂的浓度分布和掺杂深度，因而适于制作极低的浓度和很浅的结深；,2、可以获得任意的掺杂浓度分布；,3、注入温度低，一般不超过 400，退火温度也在 650 左右，避免了高温过程带来的不利影响，如结的推移、热缺陷、
32、硅片的变形等；,4、结面比较平坦；,离子注入的 优点,5、工艺灵活，可以穿透表面薄膜注入到下面的衬底中，也可以采用多种材料作掩蔽膜，如 SiO2 、金属膜或光刻胶等；,6、均匀性和重复性好；,7、横向扩展小，有利于提高集成电路的集成度、提高器件和集成电路的工作频率；,8、可以用电的方法来控制离子束，因而易于实现自动控制，同时也易于实现无掩模的聚焦离子束技术；,9、扩大了杂质的选择范围；,10、离子注入中通过质量分析器选出单一的杂质离子，保证了掺杂的纯度。,离子注入的 缺点,1、离子注入将在靶中产生大量晶格缺陷；,2、离子注入难以获得很深的结深；,3、离子注入的生产效率比扩散工艺低；,3、离子注入系统复杂昂贵。,第9章 掺杂技术 四、作业题,（1）说明用于硅中扩散常见的固态、液态、气态源。（2）扩散的方式有哪三种？（3）影响扩散速率的因素有哪些？（4）为什么要引入离子注入技术，离子注入技术有哪些优缺点？（5）高温炉的温度为什么不能象RTA系统那样快速升温和降温？（6）离子注入的原理？（7）为什么不利用沟道效应在离子能量不高的情况产生深结？（8）器件与集成电路工艺的区别？,谢谢！,
