《理学离子注入》ppt课件

1、2022-5-71P阱CMOS流程中的离子注入1. P阱注入2.场注入P阱内Vtn03.P管开启注入P阱外 Vtp4.P+区注入5.N+区注入2022-5-72第四章第四章 离子注入工艺离子注入工艺1 1 离子注入工艺设备及原理离子注入工艺设备及原理一离子注入工艺设备构造一离子注入工艺设备构造2022-5-732022-5-74离子注入机原理图2022-5-75一一. .射程的概念射程的概念2022-5-76二核碰撞和电子碰撞二核碰撞和电子碰撞2022-5-77三入射离子的分布2022-5-792022-5-710* 注入离子的分布计算1.平均投影射程Rp，标准偏向R通过查表根据靶材Si, S

2、iO2, Ge，杂质离子B，P，As, N, 能量keV2.单位面积注入电荷：Qss I t /A, I：注入束流，t: 时间，A：扫描面积园片尺寸3.单位面积注入离子数剂量： Ns Qss/q =I t /q A4.最大离子浓度：NMAX= RNs22022-5-711*注入离子分布uNx=Nmax uNx:距外表x处的浓度,uRp:查表所得的标准偏向uNmax:峰值浓度x=Rp处uRp:平均投影射程221expppRRx2022-5-712*离子注入结深计算BpppSjNRRxRNxN221exp2)(BspppjNNRRRx21ln22022-5-7132022-5-714u横向系数:

3、B Sb,约0.5但比热扩散小0.750.852022-5-715四沟道注入四沟道注入u入射离子的阻挡作用与晶体取向有关,u可能沿某些方向由原子列包围成直通道沟道，离子进入沟道时，沿沟道前进阻力小，射程要大得多。u解决方法，偏离此方向，以大于临界角注入。2022-5-716五、复合双层靶注入u离子在两层靶中均为高斯分布uM1：Rp1, Rp1, d Rp1 uM2: Rp2, Rp2ddp2p1p1RR1R11pRdM1中未走完的路程2022-5-7172 2、注入损伤与退火、注入损伤与退火一损伤的形成一损伤的形成2022-5-718靶原子变形与移位，形成空位、间穴原子，注入离子并不正好处于格

4、点上，解决：退火、激活2022-5-719二.移位原子数的估算2022-5-720三非晶层的形成三非晶层的形成2022-5-721四、损伤区的分布轻离子，电子碰撞为主，位移少，晶格损伤少2022-5-722轻离子，原子碰撞为主，位移多，晶格损伤大2022-5-723五退火五退火u退火：将注入离子的硅片在一定温度和真空或氮、氩等高纯气体的保护下，经过适当时间的热处理，u部分或全部消除硅片中的损伤，少数载流子的寿命及迁移率也会不同程度的得到恢复，u电激活掺入的杂质u分为普通热退火、硼的退火特性、磷的退火特性、扩散效应、快速退火2022-5-7241 1普通热退火普通热退火：退火时间通常为15-30

5、min，使用通常的扩散炉，在真空或氮、氩等气体的保护下对衬底作退火处理。缺点：去除缺陷不完全，注入杂质激活不高，退火温度高、时间长，导致杂质再分布。2022-5-7252 2硼的退火特性硼的退火特性1 区单调上升：点缺陷、陷井缺陷消除、自由载流子增加2 区出现反退火特性：代位硼减少，淀积在位错上3 区单调上升 剂量越大，所需退火温度越高。2022-5-7263 3磷的退火特性磷的退火特性杂质浓度达1015以上时出现无定形硅退火温度到达6008002022-5-727热退火问题u简单、价廉u激活率不高u产生二次缺陷，杆状位错。位错环、层错、位错网加剧2022-5-7284.扩散效应2022-5-7295.快速退火2022-5-7303 3、离子注入优缺点、离子注入优缺点一离子注入的优缺点一离子注入的优缺点优点：1可在较低的温度下，将各种杂质掺入到不同的半导体中；2能准确控制掺入基片内杂质的浓度分布和注入深度；3可以实现大面积均匀掺杂，而且重复性好；4掺入杂质纯度高；5获得主浓度扩散层不受故浓度限制2022-5-7316由于注入粒子的直射性，杂质的横向扩散小；7可以置备理想的杂质分布；8可以通过半导体外表上一定厚度的四SiO2膜进展注入而实行掺杂；9工艺条件容易控制。u 2022-5-732u缺点：1高能离子注入改变