半导体制造工艺_09离子注入(上).ppt

有关扩散方面的主要内容实际工艺中二步扩散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离子注入特点磁分析器源（Source）：在半导体应用中为了操作方便一般采用气体源如BF3BCl3PH3AsH3等。如用固体或液体做源材料一般先加热得到它们的蒸汽再导入放电区。b)离子源（IonSource）：灯丝（filament）发出的自由电子在电磁场作用下获得足够的能量后撞击源分子或原子使它们电离成离子再经吸极吸出由初聚焦系统聚成离子束射向磁分析器离子注入过程是一个非平衡过程高能离子进入靶后不断与原子核及其核外电子碰撞逐步损失能量最后停下来。停下来的位置是随机的大部分不在晶格上因而没有电活性。注入离子如何在体内静止？核阻止本领与电子阻止本领-LSS理论-dE/dx：能量随距离损失的平均速率E：注入离子在其运动路程上任一点x处的能量Sn(E)：核阻止本领/截面(eVcm2)Se(E)：电子阻止本领/截面（eVcm2)N:靶原子密度～51022cm-3forSi核阻止本领12电子阻止本领总阻止本领（Totalstoppingpower）离子E2B17keVP150keVAsSb>500keV表面处晶格损伤较小R：射程（range）离子在靶内的总路线长度Rp：投影射程（projectedrange）R在入射方向上的投影Rp投影射程Rp:注入离子的浓度分布Q：为离子注入剂量（Dose）单位为ions/cm2可以从测量积分束流得到Q可以精确控制常用注入离子在不同注入能量下的特性已知注入离子的能量和剂量估算注入离子在靶中的浓度和结深问题：140keV的B+离子注入到直径为150mm的硅靶中。注入剂量Q=5×1014/cm2（衬底浓度2×1016/cm3）1)试估算注入离子的投影射程投影射程标准偏差、峰值浓度、结深2)如注入时间为1分钟估算所需束流。【解】1)从查图或查表得Rp=4289Å=0.43mmRp=855Å=0.086mm峰值浓度Cp=0.4Q/Rp=0.4×5×1014/(0.086×10-4)=2.34×1019cm-3衬底浓度CB＝2×1016cm-3xj=0.734mm2)注入的总离子数Q＝掺杂剂量×硅片面积＝5×1014×[(15/2)2]=8.8×1016离子数I＝qQ/t＝[(1.6×10－19C)(8.8×1016)]/60sec=0.23mA注入离子的真实分布横向效应横向效应指的是注入离子在垂直于入射方向平面内的分布情况35keVAs注入注入掩蔽层——掩蔽层应该多厚？解出所需的掩膜层厚度：离子注入退火后的杂质分布离子注入的沟道效应110浓度分布由于沟道效应的存在在晶体中注入将偏离LSS理论在非晶体中的高斯分布浓度分布中出现一个相当长的“尾巴”表面非晶层对于沟道效应的作用减少沟道效应的措施典型离子注入参数本节课主要内容