半導(dǎo)體工藝--離子注入

1、半導(dǎo)體工藝半導(dǎo)體工藝離子注入離子注入離子注入法摻雜相比擴(kuò)散法摻雜來說，它的加工溫度低、容易制作淺結(jié)、均勻的大面積注入雜質(zhì)、易于自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。目前，離子注入法已成為超大規(guī)模集成電路制造中不可缺少的摻雜工藝。1.離子注入原理離子是原子或分子經(jīng)過離子化后形成的，即等離子體，它帶有一定量的電荷?？赏ㄟ^電場(chǎng)對(duì)離子進(jìn)行加速，利用磁場(chǎng)使其運(yùn)動(dòng)方向改變，這樣就可以控制離子以一定的能量進(jìn)入wafer內(nèi)部達(dá)到摻雜的目的。離子注入到wafer中后，會(huì)與硅原子

2、碰撞而損失能量，能量耗盡離子就會(huì)停在wafer中某位置。離子通過與硅原子的碰撞將能量傳遞給硅原子，使得硅原子成為新的入射粒子，新入射離子又會(huì)與其它硅原子碰撞，形成連鎖反應(yīng)。雜質(zhì)在wafer中移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一條晶格受損路徑，損傷情況取決于雜質(zhì)離子的輕重，這使硅原子離開格點(diǎn)位置，形成點(diǎn)缺陷，甚至導(dǎo)致襯底由晶體結(jié)構(gòu)變?yōu)榉蔷w結(jié)構(gòu)。2.離子射程離子射程就是注入時(shí)，離子進(jìn)入wafer內(nèi)部后，從表面到停止所經(jīng)過的路程。入射離子能量越高，射程就會(huì)越長。投

3、影射程是離子注入wafer內(nèi)部的深度，它取決于離子的質(zhì)量、能量，wafer的質(zhì)量以及離子入射方向與晶向之間的關(guān)系。有的離子射程遠(yuǎn)，有的射程近，而有的離子還會(huì)發(fā)生橫向移動(dòng)，綜合所有的離子運(yùn)動(dòng)，就產(chǎn)生了投影偏差。3.離子注入劑量注入劑量是單位面積wafer表面注入的離子數(shù)，可通過完成這項(xiàng)任務(wù)的。質(zhì)量分析器的核心部件是磁分析器，在相同的磁場(chǎng)作用下，不同荷質(zhì)比的離子會(huì)以不同的曲率半徑做圓弧運(yùn)動(dòng)，選擇合適曲率半徑，就可以篩選出需要的離子。荷質(zhì)比較

4、大的離子偏轉(zhuǎn)角度太小、荷質(zhì)比較小的離子偏轉(zhuǎn)角度太大，都無法從磁分析器的出口通過，只有具有合適荷質(zhì)比的離子才能順利通過磁分析器，最終注入到wafer中。（4）加速器為了保證注入的離子能夠進(jìn)入wafer，并且具有一定的射程，離子的能量必須滿足一定的要求，所以，離子還需要進(jìn)行電場(chǎng)加速。完成加速任務(wù)的是由一系列被介質(zhì)隔離的加速電極組成管狀加速器。離子束進(jìn)入加速器后，經(jīng)過這些電極的連續(xù)加速，能量增大很多。與加速器連接的還有聚焦器，聚焦器就是電磁透

5、鏡，它的任務(wù)是將離子束聚集起來，使得在傳輸離子時(shí)能有較高的效益，聚焦好的離子束才能確保注入劑量的均勻性。（5）掃描器離子束是一條直徑約1～3的線狀高速離子流，必須通過掃描覆蓋整個(gè)注入?yún)^(qū)。掃描方式有：固定wafer，移動(dòng)離子束；固定離子束，移動(dòng)wafer。離子注入機(jī)的掃描系統(tǒng)有電子掃描、機(jī)械掃描、混合掃描以及平行掃描系統(tǒng)，目前最常用的是靜電掃描系統(tǒng)。靜電掃描系統(tǒng)由兩組平行的靜電偏轉(zhuǎn)板組成，一組完成橫向偏轉(zhuǎn)，另一組完成縱向偏轉(zhuǎn)。在平行電極板

6、上施加電場(chǎng)，正離子就會(huì)向電壓較低的電極板一側(cè)偏轉(zhuǎn)，改變電壓大小就可以改變離子束的偏轉(zhuǎn)角度。靜電掃描系統(tǒng)使離子流每秒鐘橫向移動(dòng)15000多次，縱向移動(dòng)移動(dòng)1200次。靜電掃描過程中，wafer固定不動(dòng)，大大降低了污染幾率，而且由于帶負(fù)電的電子和中性離子不會(huì)發(fā)生同樣的偏轉(zhuǎn)，這樣就可以避免被摻入到wafer當(dāng)中。6）終端系統(tǒng)終端系統(tǒng)就是wafer接受離子注入的地方，系統(tǒng)需要完成Wafer的承載與冷卻、正離子的中和、離子束流量檢測(cè)等功能。離子轟