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1、第四章：离子注入技术,问题的提出：短沟道的形成？GaAs等化合物半导体？（低温掺杂）低表面浓度？浅结？纵向均匀分布或可控分布？大面积均匀掺杂？高纯或多离子掺杂？,要求掌握：基本工艺流程（原理和工艺控制参数）选择性掺杂的掩蔽膜（Mask）质量控制和检测后退火工艺的目的与方法沟道效应在器件工艺中的各种主要应用离子注入技术的优缺点剂量和射程在注入工艺中的重要性离子注入系统的主要子系统,CMOS Structure with Doped Regions,Ion Implant in Process Flow,4.1.离子注入原理4.1.1.物理原理(P.90-98)通过改变高能离子的能量，控制注入离子
2、在靶材料中的位置。,重离子在材料中与靶原子的碰撞是“弹性”库仑散射,级联散射,Energy Loss of an Implanted Dopant Atom,Figure 17.9,能量损失：散射路径R，靶材料密度，阻止本领S,能量损失,注入离子的分布N（x）（无电子散射）注入剂量0（atom/cm-2），射程：Rp标准偏差Rp,对于无定型材料，有：为高斯分布97页 图4.8,平均射程,Page 107,多能量、多剂量注入,4.1.2.设备,Analyzing Magnet,Figure 17.14,4.2.沟道效应和卢瑟福背散射 6.2.1.沟道效应（page 101）,沟道峰,沟道效应的消
3、除(临界角）,4.2.2.卢瑟福背散射RBS-C作用？。,4.3.注入离子的激活与辐照损伤的消除P.1031121）注入离子未处于替位位置2）晶格原子被撞离格点Ea为原子的位移阈能,大剂量非晶化临界剂量（P。111）与什么因素有关？如何则量？,Annealing of Silicon Crystal,Figure 17.27,热退P107,等时退火Isochronal Annealing等温退火Isothermal Annealing,1）激活率(成活率)（%）Si：P、B100%，As 50%2）临界通量C(cm-2)F4.16与注入离子种类、大小，能量有关与注入时的衬底温度有关,3）退火后
4、的杂质再分布（P。111）4）退火方式：“慢退火”，快速热退火 分步退火5）退火完成的指标：电阻率、迁移率、少子寿命,4.4.离子注入工艺中的一些问题1。离子源：汽化高压电离 多价问题 分子态原子态问题（产额问题）2。选择性掺杂的掩膜SiO2、Si3N4、光刻胶、各种金属膜,P离子注入,有掩膜时的注入杂质分布,？,Controlling Dopant Concentration and Depth,Figure 17.5,3。遮挡(注入阴影效应Implant Shadowing)（P119）4.硅片充电,Electron Shower for Wafer Charging Control,Ad
5、apted from Eaton NV10 ion implanter,circa 1983,Figure 17.23,一次电子(几百eV),二次电子(20eV),不能有高能电子!,Plasma Flood to Control Wafer Charging,高能,离子注入工艺流程,4.5.离子注入工艺的应用1。掺杂（P。115）,2。浅结形成（Shallow Junction Formation,p116)3。埋层介质膜的形成(page 116)如：注氧隔离工艺（SIMOX）（Separation by Implanted Oxygen)4。吸杂工艺如：等离子体注入（PIII）吸杂工艺（Pl
6、asma Immersion Ion Implantation）5。Smart Cut for SOI6。聚焦离子束技术7。其它（如：离子束表面处理）,Buried Implanted Layer,埋层注入，替代埋层扩散和外延,控制闩锁效应,Retrograde Well,倒置井：闩锁效应和穿通能力,Punchthrough Stop,穿通阻挡,Implant for Threshold Voltage Adjustment,阈值电压调整,Source-Drain Formations,Dopant Implant on Vertical Sidewalls of Trench Capacit
7、or,沟槽电容器（取代DRAM的平面存储电容）的侧壁掺杂,Ultra-Shallow Junctions,P118,CMOS Transistors with and without SIMOX Buried Oxide Layer,Dose Versus Energy Map,4.6.离子注入工艺特点（与扩散比较）总体优于扩散，在当代IC制造中，已基本取代扩散掺杂。1。杂质总量可控2。大面积均匀3。深度及分布可控4。低温工艺（一般673K）快速热退火温度要高些5。注入剂量范围宽（10111017cm-3），剂量控制精度高（1%）6。横向扩散小7。浅结工艺8。最大掺杂浓度 9。光刻标记问题,4.离子注入设计SUPREM和TRIM Code,是否掌握了？基本工艺流程（原理和工艺控制参数）选择性掺杂的掩蔽膜（Mask）质量控制和检测后退火工艺的目的与方法沟道效应在器件工艺中的各种主要应用离子注入技术的优缺点剂量和射程在注入工艺中的重要性离子注入系统的主要子系统,
