离子注入.doc

离子注入（Ion Implant）和快速热退火（RTA）1、 离子注入首先对离子注入的物理原理进行了学习：离子注入是通过使待注入的原子（分子）电离，离子经过加速射到固体材料以后，与材料中的原子核与电子将发生一系列碰撞，经过一段曲折路径的运动，入射离子能量逐渐损失，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化。接着对离子注入的基本要素做了了解：注入能量：决定离子的入射深度；能量越大，离子获得的速度越大，相同衬底上注入的越深。注入剂量和注入时间：决定了离子的注入浓度。剂量越大，靶材单位面积内获得的离子越多，Rs值越小。然后对扩散与离子注入在一些方面做了比较： 扩散 离子注入工艺条件 1000oC 硬掩膜 低温 光刻掩膜注入分布 各向同性分布 各向异性分布接下来认真学习了LTPS工艺中遇到的离子注入：CHD（channel doping）CHD的作用：控制TFT Vth, 由于多晶硅天生的晶粒缺陷容易造成Vth的严重飘移和均匀性不佳，尤其当晶体管尺寸缩小时，Vth的问题将会更加严重。CHD的条件：掺B-5kev-2E12（所用气体：BF3）。ND/PD作用：控制形成NMOS/PMOS的源漏极区域，由于LTPS的本征多晶硅阻值相当高，需以注入方向改变主要导电载流子种类；使M2与poly-Si形成欧姆接触，减少接触电阻，Ion升高；阻止少数载流子通过Ioff下降。ND条件：P-15kev-4E14（所用气体：PH3）PD条件：B-25kev-1E15（所用气体：BF3）注意到了ND和PD掺杂时剂量和能量的不同，并分析了其原因：PD掺杂时需要穿过GI层进入poly-Si中，且需要补偿LDD掺杂中进入Pmos区的P。LDD作用：抑制热载流子效应：以较低的注入量在源极/漏极端与沟道之间掺杂,形成一浓度缓冲区,等效串联了一个大电阻,水平方向电场减少并降低了电场加速引起的碰撞电离产生的热载流子几率。注意到注入剂量需要适度：注入剂量过大，会使LDD注入失去意义；注入剂量太小，会造成串联电阻过高，降低载流子迁移率。条件：P-60kev-2E13(PH3)接下来对离子注入机的结构和实际中的工艺过程进行了学习：离子在Arc Chamber中产生，source magnet使离子化效果提升，在extraction electrode的吸引下，离子被加速，引向质量分离装置，将其他杂质离子过滤掉，实现水平方向的90o偏转。beam通过corrector magnet的作用，使离子束均匀且角度倾斜。最后作用到panel上。对离子注入机中的原理进行了进一步学习：Beam的产生原理：通电流使灯丝发射出电子，通反向正电压在灯丝上形成Arc 电压使电子加速；通过外加磁场来控制灯丝发出电子的运动轨迹；再借由吸引电极电位差将等离子体中的正离子吸引出，利用抑制电极的反向电位差来阻止Beam引出系统下游的电子流到Arc Chamber。抑制电极的作用：为了防止存在于Beam 引出系统下游的电子流到Arc Chamber。PFG（plasma flood gun）的作用：中和离子注入后基板表面积累的正电荷，同时控制Particle上扬；降低注入后基板表面的电压，以避免ESD对TFT器件造成损伤。 倾斜10o的作用：如果注入离子束是对准晶轴方向，离子就会在晶片中渗透很深。因此，通常要将注入（或晶片）倾斜，以避免这种对准，确保形成语气的杂质分布。由于离子注入会严重地破坏硅的晶格。因此，注入后通要进行晶格重建，即热退火工艺。RTA（rapid thermal anneal）工艺用途：玻璃预处理、活化、氢化、metal anneal、去氢和晶化。了解了RT