集成电路工艺离子注入标准课件.pptx

1、束流、束流、n离子注入参数离子注入参数n注入剂量注入剂量n注入剂量注入剂量是样品表面单位面积注入的离子总数。单是样品表面单位面积注入的离子总数。单位：离子每平方厘米位：离子每平方厘米 其中其中I为为束流束流，单位是库仑每秒（安，单位是库仑每秒（安 培）培）t为注入时间，单位是秒为注入时间，单位是秒 q为电子电荷，等于为电子电荷，等于1.61019库仑库仑 n为每个离子的电荷数为每个离子的电荷数 A为注入面积，单位为为注入面积，单位为cm2 束斑束斑n注入能量注入能量n离子注入的能量用电子电荷与电势差的乘积来表离子注入的能量用电子电荷与电势差的乘积来表示。单位：千电子伏特示。单位：千电子伏特KE

2、Vn带有一个正电荷的离子在电势差为带有一个正电荷的离子在电势差为100KV的电场的电场运动，它的能量为运动，它的能量为100KEV 第第i个离子在靶中的射程个离子在靶中的射程Ri和投影射程和投影射程Rpi 其中其中为注入剂量为注入剂量 为离样品表面的深度为离样品表面的深度 Rp为平均投影射程为平均投影射程 Rp为投影射程的平均标准偏差为投影射程的平均标准偏差从上式可知，从上式可知，从浓度分布图看出，从浓度分布图看出，maxjppB2lnNxRRN其中其中NB为衬底浓度为衬底浓度 入射能量入射能量 （KEV）注入的离子注入的离子20406080100120140160180BRP66213021

3、903246529943496397444324872 RP P283443556641710766813854890PRP25348673089112381497175720192279 RP P119212298380456528595659719AsRP1592693744785826867918981005 RP P5999136172207241275308341（二）各种离子在光刻胶中的Rp和Rp 值()RP和RP的计算很复杂，有表可以查用为离样品表面的深度其中N为入射离子总数，RPi为第i个离子的投影射程高能杂质离子轰击硅原子将产生晶格损伤n为每个离子的电荷数固定硅片、移动束斑（

4、中、小束流）缓冲氧化层：离子通过氧化层后，方向随机。可以获得任意的杂质浓度分布硅预非晶化：增加Si+注入，低能量（1KEV）浅注入应用非常有效在硅中进行高能量氧离子注入，经高温处理后形成SOI结构（silicon on insulator）A为注入面积，单位为cm2 束斑不同的离子具有不同的质量与电荷（如BF3离子注入浓度分布的最大浓度Nmax列举离子注入优于扩散的6点确地控制掺杂层的深度和浓度，工艺自由度大。已知衬底掺杂浓度为11016cm-3，注入能量：100KEV，注入剂量：5.离子注入机主要由以下5个部分组成1017ions/cm2的范围内，均匀性达到2而扩散在 入射能量入射能量 （K

5、EV）注入的离子注入的离子20406080100120140160180BRP22674587673687211056912305139471551117007 RP P475763955109512021288135914201472PRP86616542474332041825053592768037675 RP P19835349963676588699911041203AsRP67311291553196623752783319236024015 RP P126207286349415480543606667 入射能量入射能量 （KEV）注入的离子注入的离子20406080100120

6、140160180BRP62212831921252831403653417946855172 RP P252418540634710774827874914PRP19938858679210021215142916441859 RP P84152216276333387437485529AsRP127217303388473559646734823 RP P437299125151176201226251 入射能量入射能量 （KEV）注入的离子注入的离子20406080100120140160180BRP4809901482195023962820322636173994 RP P19632

7、6422496555605647684716PRP154300453612774939110512711437 RP P65118168215259301340377411AsRP99169235301367433500586637 RP P33567797118137157176195 沿沿晶向的硅晶格视图晶向的硅晶格视图 （a）轻离子损伤情况）轻离子损伤情况 （b）重离子损伤情况）重离子损伤情况消除晶格损伤，并且使注入的杂质转消除晶格损伤，并且使注入的杂质转入替位位置从而实现电激活。入替位位置从而实现电激活。通常的退火温度：通常的退火温度：950，时间：，时间：30分钟左右分钟左右 缺点：

8、缺点：高温会导致杂质的再分布。高温会导致杂质的再分布。采用采用PTP，在较短的时间（，在较短的时间（103102 秒）内完秒）内完成退火。成退火。优点：优点：杂质浓度分布基本不发生变化杂质浓度分布基本不发生变化（a）轻离子损伤情况 （b）重离子损伤情况离子注入机主要由以下5个部分组成赖于离子剂量，可以独立地调整能量和剂量，精采用PTP，在较短的时间（103102 秒）内完成退火。高能杂质离子轰击硅原子将产生晶格损伤采用PTP，在较短的时间（103102 秒）内完成退火。从浓度分布图看出，最大浓度位置在样品内的平均投固定硅片、移动束斑（中、小束流）硅预非晶化：增加Si+注入，低能量（1KEV）浅

9、注入应用非常有效其中I为束流，单位是库仑每秒（安固定硅片、移动束斑（中、小束流）工艺腔包括扫描系统、具有真空锁的装卸硅片的终端台、硅片传输系统和计算机控制系统。采用多次叠加注入，可以获得任意形状的杂质分质量分离技术产生没有沾污的纯离子束，减少了由于杂质源纯度低带来的沾污，另外低温工艺也减少了掺杂沾污。这一距离在入射方向上的投影称为投影射程 Rp。（四）各种离子在Si3N4中的Rp和Rp 值()静电扫描系统硅片冷却：硅片温升控制在50以下，气冷和橡胶冷却。确地控制掺杂层的深度和浓度，工艺自由度大。缓冲氧化层：离子通过氧化层后，方向随机。超浅结超浅结 SOI结构结构SEM照片照片轻掺杂漏（LDD：

10、Lightly Doped Drain）注入确地控制掺杂层的深度和浓度，工艺自由度大。BF3、AsH3 和吸极用于把离子从离子源室中引出。当注入离子未与硅原子碰撞减速，而是穿透了晶格间隙时（见下图）就发生了沟道效应。这一距离在入射方向上的投影称为投影射程 Rp。作用：防止亚微米及以下的短沟道器件源漏穿通，保证源漏耐压。注入剂量是样品表面单位面积注入的离子总数。其中I为束流，单位是库仑每秒（安大束流的束斑：3cm2从浓度分布图看出，最大浓度位置在样品内的平均投LSS理论描述了注入离子在无定形靶中的浓度分布为高斯分布其方程为分析器磁铁形成90角，其磁场使离子的轨迹偏转成弧形。61019库仑）610

11、19库仑）固定硅片、移动束斑（中、小束流）杂质浓度均匀性、重复性好（四）各种离子在Si3N4中的Rp和Rp 值()采用多次叠加注入，可以获得任意形状的杂质分不同的离子具有不同的质量与电荷（如BF3 分析磁体分析磁体 加速管加速管 静电扫描系统静电扫描系统包括扫描系统、具有真空锁的装卸硅片的包括扫描系统、具有真空锁的装卸硅片的终端台、硅片传输系统和计算机控制系统。终端台、硅片传输系统和计算机控制系统。：硅片温升控制在：硅片温升控制在50以下，气冷和橡以下，气冷和橡胶冷却。胶冷却。：法拉第环电流测量：法拉第环电流测量SOI结构SEM照片质量分离技术产生没有沾污的纯离子束，减少了由于杂质源纯度低带来

12、的沾污，另外低温工艺也减少了掺杂沾污。注入剂量是样品表面单位面积注入的离子总数。固定硅片、移动束斑（中、小束流）轻掺杂漏（LDD：Lightly Doped Drain）注入带有一个正电荷的离子在电势差为100KV的电场运动，它的能量为100KEV列举离子注入优于扩散的6点其中I为束流，单位是库仑每秒（安培）采用PTP，在较短的时间（103102 秒）内完成退火。BF3、AsH3 和（二）各种离子在光刻胶中的Rp和Rp 值()轻掺杂漏区（LDD）注入固定硅片、移动束斑（中、小束流）采用多次叠加注入，可以获得任意形状的杂质分大束流的束斑：3cm2确地控制掺杂层的深度和浓度，工艺自由度大。可以获得

13、任意的杂质浓度分布作用：防止亚微米及以下的短沟道器件源漏穿通，保证源漏耐压。剂量控制：法拉第环电流测量maxjppB2lnNxRRN其中其中NB为衬底浓度为衬底浓度 SOI结构结构SEM照片照片（四）各种离子在Si3N4中的Rp和Rp 值()（a）轻离子损伤情况 （b）重离子损伤情况通常的退火温度：950，时间：30分钟左右q为电子电荷，等于1.SOI结构SEM照片（三）各种离子在SiO2中的Rp和Rp 值()轻掺杂漏区（LDD）注入确地控制掺杂层的深度和浓度，工艺自由度大。n为每个离子的电荷数缓冲氧化层：离子通过氧化层后，方向随机。离子源其中I为束流，单位是库仑每秒（安从上式可知，注入离子的

14、剂量越大，浓度峰值越高质量分离技术产生没有沾污的纯离子束，减少了由于杂质源纯度低带来的沾污，另外低温工艺也减少了掺杂沾污。投影射程也是停止点与靶表面的垂直距离。轻掺杂漏（LDD：Lightly Doped Drain）注入 10，1013ions/cm2以下的小剂量，扩散无法实扫描种类：静电扫描、机械扫描、混合扫描、平行扫描投影射程也是停止点与靶表面的垂直距离。缓冲氧化层：离子通过氧化层后，方向随机。投影射程也是停止点与靶表面的垂直距离。培）质量分离技术产生没有沾污的纯离子束，减少了由于杂质源纯度低带来的沾污，另外低温工艺也减少了掺杂沾污。（四）各种离子在Si3N4中的Rp和Rp 值()中束流的束斑：1cm2缓冲氧化层：离子通过氧化层后，方向随机。离子注入机主要由以下5个部分组成注入剂量是样品表面单位面积注入的离子总数。（二）各种离子在光刻胶中的Rp和Rp 值()（a）轻离子损伤情况 （b）重离子损伤情况从上式可知，注入离子的剂量越大，浓度峰值越高（四）各种离子在Si3N4中的Rp和Rp 值()缓冲氧化层：离子通过氧化层后，方向随机。绝缘体上的硅（SOI）中的氧注入q为电子电荷，等于1.离子注入层的深度依赖于离子能量、杂质浓度依注入杂质浓度不受硅片固溶度限制离子注入机主要由以下5个部分组成：法拉第环电流测量：法拉第环电流测量