集成电路工艺讲义4-1课件

1、2022/10/61P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2022/10/62第四章 离子注入工艺1 离子注入工艺设备及原理一离子注入工艺设备结构2022/10/632022/10/64离子注入机原理图2022/10/65(二)核碰撞和电子碰撞2022/10/672022/10/682022/10/610* 注入离子的分布计算1.平均投影射程Rp，标准偏差R通过查表根据靶材（Si, SiO2, Ge），杂质离子(B，P，As, N), 能量（keV）2.单位面积注入电荷：Qss I t /A, I：注

2、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 A)4.最大离子浓度：NMAX= 2022/10/611*注入离子分布N(x)=Nmax N(x):距表面x处的浓度,Rp:查表所得的标准偏差Nmax:峰值浓度(x=Rp处)Rp:平均投影射程2022/10/6122022/10/614横向系数: B Sb,约0.5但比热扩散小(0.750.85)2022/10/615五、复合（双层）靶注入离子在两层靶中均为高斯分布M1：Rp1, Rp1, d Rp1 M2: Rp2, Rp2M1中未走完的路程2022/10/6172、注入损伤

3、与退火一损伤的形成2022/10/618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点上，解决：退火、激活2022/10/619二.移位原子数的估算2022/10/620三非晶层的形成2022/10/621四、损伤区的分布轻离子，电子碰撞为主，位移少，晶格损伤少2022/10/622五退火退火：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，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，电激活掺入的杂质分为普通热退火、硼的退火特性、磷的退火特性、扩散效应、快速退火2022/10/6241普通热退火：退火时间通常为1

4、5-30min，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：清除缺陷不完全，注入杂质激活不高，退火温度高、时间长，导致杂质再分布。2022/10/6253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达到6008002022/10/627热退火问题简单、价廉激活率不高产生二次缺陷，杆状位错。位错环、层错、位错网加剧2022/10/6284.扩散效应2022/10/6295.快速退火2022/10/6303、离子注入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）能精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2022/10/6316）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）可以通过半导体表面上一定厚度的四SiO2膜进行注入而实行掺杂；9）工艺条件容易控制。 2022/10/632缺点：1）高能离子注入改变晶格结构； 2）设备贵