半导体工艺(第9章4)沟道效应_第1页
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学习情景二：晶片掺杂学习子情境2.3：沟道效应前面所讨论的只限于非晶靶和晶粒非常小的多晶靶情形,然而在微电子器件领域里,需要进行注入掺杂的主要是低指数取向的单晶材料。？单晶材料的离子注入与多晶材料有何区别呢？？单晶材料中的离子注入，主要是存在沟道效应单晶材料的突出特点，是沿主晶轴方向原子结构呈管道状，俗称为沟道。沟道壁是由紧密排列着原子的原子列构成。沟道效应当离子沿主晶轴方向进入沟道时，离子处在沟道周围原子列各原子相互作用的平均势场中。当离子在沟道轴附近时，与原子列上的原子相距较远，故核阻挡较弱，而以电子阻挡为主；与非晶靶不同的是，其电子阻挡作用一直扩展到低能范围；并且由于平均势作用小，离子射程要比非晶靶大得多，这种现象称为“沟道效应”。沟道离子：沿着沟道注入的离子称为沟道离子。非沟道离子：注入离子与原子列上的原子相距较近，两者互作用势较强，离子将受到大角度散射而退出沟道，从而使得射程较近，这种离子称为非沟道离子。准沟道离子：介于沟道离子和非沟道离子之间的离子。单晶靶中离子浓度分布单晶靶中离子浓度分布是上述三种离子共同作用的结果，其浓度分布如下图所示：影响沟道效应的因素：（1）与离子注入方向和单晶靶取向有关（原子列上的原子排列得越疏松，越有利于保持沟道运动，所以沟道效应还与晶体取向有关）。（2）与靶温有关。样品温度越高，晶格振动越激烈，其散射作用越强，沟道离子就越少。（3）与注入剂量和剂量率有关，注入会破坏单晶材料晶格结构的有序性，即产生晶格损伤。输入剂量越大，无序化程度越严重，沟道效应就越弱，乃至消失。

剂量率，又叫注入速度，是指单位靶表面在单位时间内注入的离子数，注入速度越大，表明在短时间里有大量的高能离子入射到靶内，引起靶温增加，沟道效应势必减弱。沟道注入使用的价值很少，常常要尽量避免它。减弱或避免沟道效应的措施主要有：（1）提高样品温度；（2）增大注入速度和大剂量注入；（3）使入射方向偏离沟道轴方向注入（一般偏斜30~70）；（4）通过在晶体表面淀积薄膜进行注入（对硅片表面进行保护，防止沾污；退沟道的无序层；调节注入离子的浓度峰值位置）；（5）注入前进行预注入；预注入在半导体衬底注入活性杂质之前，进行一次或多次预注入，如向硅中注入Si+或Ar+等惰性离子使之成为非晶相，这样就可以消除沟道效应，精确控制惨杂剖面，而且可以提高退火效果。选用离子注入掩蔽膜材料需要注意的实际问题：光刻胶在离子注入作用下会发生交联反应，使之在注入后难以用湿法工艺去除。解决方式：使胶膜厚度大于按掩蔽作用所算得的厚度，这

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