微电子工艺 高子注入
离子注入 微电子工艺[5]
内容 6.1概述 ÷62离子注入原理 ÷63注入离子在靶中的分布 ÷6.4注入损伤 65退火 6.6离子注入设备与工艺 67离子注入的其它应用
内容 v 6.1 概述 v 6.2离子注入原理 v 6.3注入离子在靶中的分布 v 6.4注入损伤 v 6.5退火 v 6.6离子注入设备与工艺 v 6.7离子注入的其它应用
61概述 什么是离子注入 离化后的原子在强电场的加速作用下,注射进入靶材料的表层,以改变这种材料 表层的物理或化学性质,掺杂深度由注入杂质离子的能量和质量决定,掺杂浓度由注入杂 质离子的数目(剂量)决定 离子注入的基本过程 将某种元素的原子或携 带该元素的分子经离化 变成带电的离子 在强电场中加速,获得 较高的动能 冷注入材料表层(靶)以 改变这种材料表层的物 理或化学性质 lon Implantation
什么是离子注入 离化后的原子在强电场的加速作用下，注射进入靶材料的表层，以改变这种材料 表层的物理或化学性质,掺杂深度由注入杂质离子的能量和质量决定，掺杂浓度由注入杂 质离子的数目(剂量)决定 离子注入的基本过程 v 将某种元素的原子或携 带该元素的分子经离化 变成带电的离子 v 在强电场中加速，获得 较高的动能 v 注入材料表层（靶）以 改变这种材料表层的物 理或化学性质 6.1 概述
离子注入特点 各种杂质浓度分布与注入浓度可通过精确控制掺杂剂量(1011-1017 cm2)和能量(5-500keV)来达到均匀性及重复性很好 同一平面上杂质掺杂分布非常均匀(±1% variation across an8 wafer) 非平衡过程,不受固溶度限制,可做到浅结低浓度或深结高浓度 注入元素通过质量分析器选取,纯度高,能量单 低温过程(因此可用多种材料作掩膜,如金属、光刻胶、介质); 避免了高温过程引起的热扩散;易于实现对化合物半导体的掺杂(高 温热扩散时化合物组分会变化); 横向效应比气固相扩散小得多,有利于器件尺寸的缩小 离子注入通过Si表面上的薄膜注入到Si中,防止了污染,自由度大 会产生缺陷,甚至非晶化,必须经高温退火加以改进 设备相对复杂、相对昂贵(尤其是超低能量离子注入机) 有不安全因素,如高压、有毒气体
离子注入特点 Ø 各种杂质浓度分布与注入浓度可通过精确控制掺杂剂量（1011-1017 cm-2）和能量（5-500 keV）来达到,均匀性及重复性很好 Ø 同一平面上杂质掺杂分布非常均匀（±1% variation across an 8’’ wafer） Ø 非平衡过程，不受固溶度限制，可做到浅结低浓度 或深结高浓度 Ø 注入元素通过质量分析器选取，纯度高，能量单一 Ø 低温过程（因此可用多种材料作掩膜，如金属、光刻胶、介质）； 避免了高温过程引起的热扩散；易于实现对化合物半导体的掺杂(高 温热扩散时化合物组分会变化)； Ø 横向效应比气固相扩散小得多，有利于器件尺寸的缩小 Ø 离子注入通过Si表面上的薄膜注入到Si中，防止了污染，自由度大 v 会产生缺陷，甚至非晶化，必须经高温退火加以改进 v 设备相对复杂、相对昂贵（尤其是超低能量离子注入机） v 有不安全因素，如高压、有毒气体
Advantages of lon Implantation 1.Precise Control of Dopant Concentration 2. Good Dopant Uniformity 3.Good Control of Dopant Penetration Depth 4. Produces a pure beam of lons 5. LoW Temperature Processing 6. Ability to Implant Dopants Through Films 7. No Solid Solubility Limit
Advantages of Ion Implantation 1.Precise Control of Dopant Concentration 2.Good Dopant Uniformity 3.Good Control of Dopant Penetration Depth 4.Produces a Pure Beam of Ions 5.Low Temperature Processing 6.Ability to Implant Dopants Through Films 7.No Solid Solubility Limit