離子注入工藝雜質(zhì)原子運(yùn)動機(jī)制_第1頁
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文檔簡介

離子注入離化后的原子在強(qiáng)電場的加速作用下，注射進(jìn)入靶材料的表層，以改變這種材料表層的物理或化學(xué)性質(zhì).離子注入的基本過程將某種元素的原子或攜帶該元素的分子經(jīng)離化變成帶電的離子;在強(qiáng)電場中加速，獲得較高的動能;注入材料表層（靶）以改變這種材料表層的物理或化學(xué)性質(zhì).1離子注入過程是一個非平衡過程，高能離子進(jìn)入靶后不斷與原子核及其核外電子碰撞，逐步損失能量，最后停下來。停下來的位置是隨機(jī)的，大部分不在晶格上，因而沒有電活性。2離子注入特點(diǎn)各種雜質(zhì)濃度分布與注入濃度可通過精確控制摻雜劑量（1011-1017

cm-2）和能量（5-500

keV）來達(dá)到;同一平面上雜質(zhì)摻雜分布非常均勻（±1%variation

across

an

8’’wafer）;非平衡過程，不受固溶度限制，可做到淺結(jié)低濃度或深結(jié)高濃度;注入元素通過質(zhì)量分析器選取，純度高，能量單一;低溫過程（因此可用多種材料作掩膜，如金屬、

光刻膠、介質(zhì)）；避免了高溫過程引起的熱擴(kuò)散；易于實(shí)現(xiàn)對化合物半導(dǎo)體的摻雜；3離子注入特點(diǎn)（續(xù)）橫向效應(yīng)比氣固相擴(kuò)散小得多，有利于器件尺寸的縮小;可防止玷污，自由度大;會產(chǎn)生缺陷，甚至非晶化，必須經(jīng)高溫退火加以改善;設(shè)備相對復(fù)雜、相對昂貴（尤其是超低能量離子注入機(jī)）;有不安全因素，如高壓、有毒氣體。4晶格損傷：高能離子注入硅片后與靶原子發(fā)生一系列碰撞，可能使靶原子發(fā)生位移，被位移原子還可能把能量依次傳給其它原子，結(jié)果產(chǎn)生一系列的空位－間隙原子對及其它類型晶格無序的分布。這種因?yàn)殡x子注入所引起的簡單或復(fù)雜的缺陷統(tǒng)稱為晶格損傷。5在某一高溫下保持一段時間，使雜質(zhì)通過擴(kuò)散進(jìn)入替位，具有電活性；并使晶體損傷區(qū)域“外延生長”為晶體，恢復(fù)或部分恢復(fù)硅的遷移率、少子壽命。退火效果(q/NA,μ,τ)與溫度，時間有關(guān)。一般溫度越高、時間越長退火效果越好。退火后會出現(xiàn)靶的雜質(zhì)再分布。退火6損傷退火的目的

去除由注入造成的損傷，讓硅晶格恢復(fù)其原有完美晶體結(jié)構(gòu)；

讓雜質(zhì)進(jìn)入電活性（electrically

active）

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