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1、一、扩散一、扩散二、离子注入二、离子注入 第第6 6章章 掺杂技术掺杂技术1 掺杂就是使杂质进入掺杂就是使杂质进入waferwafer内部，并在内部，并在waferwafer中的某区中的某区域以确定浓度分布，从而变更器件的电学性能，掺入的杂质域以确定浓度分布，从而变更器件的电学性能，掺入的杂质可以是可以是IIIAIIIA族和族和VAVA族的元素。利用掺杂技术，可以制作族的元素。利用掺杂技术，可以制作PNPN结、欧姆接触区、以及电阻等各种器件。结、欧姆接触区、以及电阻等各种器件。扩散是较早时期接受的掺杂技术，并且沿用至今，随着扩散是较早时期接受的掺杂技术，并且沿用至今，随着扩散工艺的完善，其设备
2、和操作也已接受计算机限制了。离扩散工艺的完善，其设备和操作也已接受计算机限制了。离子注入法是上个世纪子注入法是上个世纪6060年头发展起来的一种在很多方面都优年头发展起来的一种在很多方面都优于扩散法的掺杂工艺，离子注入技术大大推动了集成电路的于扩散法的掺杂工艺，离子注入技术大大推动了集成电路的 发展，使集成电路的生产进入超大规模时代。发展，使集成电路的生产进入超大规模时代。2扩散原理与模型扩散原理与模型 扩散描述了一种物质在另一种物质中运动的状况，扩散描述了一种物质在另一种物质中运动的状况，就是就是一种原子、分子或离子在高温驱动下由高浓度区向低一种原子、分子或离子在高温驱动下由高浓度区向低浓度
3、区浓度区运动的过程。集成电路中扩散的目的是为了限制杂质运动的过程。集成电路中扩散的目的是为了限制杂质浓度、浓度、匀整性和重复性，以及成批大量生产器件，降低生产匀整性和重复性，以及成批大量生产器件，降低生产成本。成本。31 1扩散模型扩散模型 扩散有气态扩散、液态扩散以及固态扩散三种。杂质也扩散有气态扩散、液态扩散以及固态扩散三种。杂质也可以在硅中移动而扩散进入硅晶格内部。可以在硅中移动而扩散进入硅晶格内部。杂质原子在杂质原子在waferwafer中可以替位型和填隙型两种形式存中可以替位型和填隙型两种形式存在，替位型杂质的掺入是可以变更材料电学性质的。替位型在，替位型杂质的掺入是可以变更材料电学
4、性质的。替位型杂质在硅中的扩散方式有替代扩散、空位扩散和间隙扩散三杂质在硅中的扩散方式有替代扩散、空位扩散和间隙扩散三种。一般状况下，硼、磷、砷、锑等三五主族杂质都是空位种。一般状况下，硼、磷、砷、锑等三五主族杂质都是空位扩散模式，而金、银等重金属杂质都是间隙扩散模式。扩散模式，而金、银等重金属杂质都是间隙扩散模式。452.2.扩散原理扩散原理 扩散现象必需具备两个条件：温度和浓度梯度。当杂质扩散现象必需具备两个条件：温度和浓度梯度。当杂质浓度以及缺陷密度较低时，扩散运动可用菲克扩散定律来描浓度以及缺陷密度较低时，扩散运动可用菲克扩散定律来描述为述为 。式中，。式中，J J代表单位时间内杂质原
5、子的扩散代表单位时间内杂质原子的扩散量；量；即为沿即为沿x x方向杂质浓度变更率；方向杂质浓度变更率；D D是杂质扩散系数。是杂质扩散系数。负号表示扩散方向与杂质浓度的增加方向相反，也就是沿着负号表示扩散方向与杂质浓度的增加方向相反，也就是沿着浓度下降的方向。浓度下降的方向。6 扩散的方法有很多，液态源扩散、固态源扩散、箱法扩扩散的方法有很多，液态源扩散、固态源扩散、箱法扩散、涂源扩散以及金扩散等，生产上常用的是前三种。无论散、涂源扩散以及金扩散等，生产上常用的是前三种。无论是那一种扩散方法都须要经过以下步骤：开启扩散炉平衡温是那一种扩散方法都须要经过以下步骤：开启扩散炉平衡温度；清除度；清除
6、waferwafer表面的杂质及自然氧化层；将表面的杂质及自然氧化层；将waferwafer送入送入扩散炉中，起先预淀积；上升炉温，推动并激活杂质；取出扩散炉中，起先预淀积；上升炉温，推动并激活杂质；取出waferwafer，测量扩散层的电阻和结深。，测量扩散层的电阻和结深。71 1液态源扩散液态源扩散 爱护性气体（如氮气）通过液态源以蒸汽形式进入扩散爱护性气体（如氮气）通过液态源以蒸汽形式进入扩散炉中，杂质源在高温下分解并于炉中，杂质源在高温下分解并于waferwafer表面的硅发生反应，表面的硅发生反应，然后杂质以原子的形式扩散进入然后杂质以原子的形式扩散进入waferwafer内部，达到
7、掺杂的目内部，达到掺杂的目的。的。82.2.固态源扩散固态源扩散 固态源扩散具有设备简洁、操作便利、不须要盛放杂质固态源扩散具有设备简洁、操作便利、不须要盛放杂质源的器具和携带杂质源的气体、气体流量不会影响扩散结源的器具和携带杂质源的气体、气体流量不会影响扩散结果、扩散效果好等优点。果、扩散效果好等优点。用于固态硼扩散的杂质源为片状氮化硼，片状氮化硼首用于固态硼扩散的杂质源为片状氮化硼，片状氮化硼首先经过氧化激活，使其表面氧化生成三氧化二硼，三氧化先经过氧化激活，使其表面氧化生成三氧化二硼，三氧化二硼与硅反应生成二氧化硅和硼原子，硼原子起先扩散。二硼与硅反应生成二氧化硅和硼原子，硼原子起先扩散
8、。反应如下：反应如下：9 用于固态磷扩散的杂质源是偏磷酸铝和焦磷酸硅经过混用于固态磷扩散的杂质源是偏磷酸铝和焦磷酸硅经过混合、干压、烧制而成的，这两种化合物在高温下分解，释放合、干压、烧制而成的，这两种化合物在高温下分解，释放出五氧化二磷，五氧化二磷与硅反应生成磷原子，磷原子向出五氧化二磷，五氧化二磷与硅反应生成磷原子，磷原子向waferwafer内部扩散。反应如下：内部扩散。反应如下：扩散时杂质源与扩散时杂质源与waferwafer交叉相距交叉相距3 3至至5mm5mm置于置于V V形槽形槽 内，并且通入氮气作为爱护性气体。内，并且通入氮气作为爱护性气体。103.3.固固-固扩散固扩散 固固
9、-固扩散是利用固扩散是利用waferwafer表面含有所需杂质的氧化层作表面含有所需杂质的氧化层作为杂质源进行扩散的方法，可得到匀整性、重复性较好的为杂质源进行扩散的方法，可得到匀整性、重复性较好的结，比较适合对于表面杂质浓度要求很严的扩散。结，比较适合对于表面杂质浓度要求很严的扩散。扩散分两步进行。第一步在低温（约扩散分两步进行。第一步在低温（约700700800800）下）下淀积包含杂质的氧化层。其次步，上升反应温度，使表面的淀积包含杂质的氧化层。其次步，上升反应温度，使表面的氧化层与硅反应生成杂质原子，起先再分布扩散，达到预期氧化层与硅反应生成杂质原子，起先再分布扩散，达到预期目的目的
10、。11124.4.扩散层的测量扩散层的测量 扩散层的测量包括扩散层电阻和扩散层深度（结深）的扩散层的测量包括扩散层电阻和扩散层深度（结深）的测量。测量。（1 1）扩散层电阻的测量）扩散层电阻的测量 扩散层电阻即方块电阻。对于一块匀整的导体，其导电扩散层电阻即方块电阻。对于一块匀整的导体，其导电实力与材料的电阻率实力与材料的电阻率、长度、长度L L以及横截面积以及横截面积S S都有关。若扩都有关。若扩散薄层是边长为散薄层是边长为a a的正方形，而结深为的正方形，而结深为 ，则这一小方块所，则这一小方块所呈现的电阻就是方块电阻，单位为呈现的电阻就是方块电阻，单位为/。13四探针法测量电阻四探针法测
11、量电阻14（2 2）结深的测量）结深的测量 集成电路的结深位于微米数量级，所以测量比较困难，集成电路的结深位于微米数量级，所以测量比较困难，通常接受磨角法和滚槽法测量。通常接受磨角法和滚槽法测量。磨角法是将完磨角法是将完成扩散的成扩散的waferwafer磨磨出一个的斜面（角出一个的斜面（角度约为度约为1155），），对磨出的斜面进行染色，然后测量计算得到结深。具体步骤对磨出的斜面进行染色，然后测量计算得到结深。具体步骤 如下：用石蜡将完成扩散的如下：用石蜡将完成扩散的waferwafer粘在磨角器上，用粘在磨角器上，用15金刚砂或氧化镁粉将金刚砂或氧化镁粉将waferwafer磨出斜面来；清
12、洗磨出的斜面，磨出斜面来；清洗磨出的斜面，然后对斜面进行镀铜染色，所用的染色剂是五水硫酸铜与氢然后对斜面进行镀铜染色，所用的染色剂是五水硫酸铜与氢氟酸的混合溶液。硅的电化学势比铜高，硅可将铜置换出在氟酸的混合溶液。硅的电化学势比铜高，硅可将铜置换出在waferwafer表面染上铜，呈现红色，又因为表面染上铜，呈现红色，又因为N N型型waferwafer比比P P型型waferwafer的电化学势高，所以，在合适的时间内，就可以在的电化学势高，所以，在合适的时间内，就可以在N N型区域染上红色的铜，而型区域染上红色的铜，而P P型区域则不显示红色；测量染色型区域则不显示红色；测量染色的的waf
13、erwafer就可以计算出结深了。就可以计算出结深了。16 磨角法测量存在确定的误差，尤其对于浅结，磨角法很磨角法测量存在确定的误差，尤其对于浅结，磨角法很难精确测量，所以，要精确测量结深还要接受滚槽法测量。难精确测量，所以，要精确测量结深还要接受滚槽法测量。滚槽的半径为滚槽的半径为R R，滚槽线与扩，滚槽线与扩散层表面、底面的水平交线分散层表面、底面的水平交线分别长别长2a2a和和2b2b，则依据勾股定，则依据勾股定理由公式可计算得到结深，滚理由公式可计算得到结深，滚槽半径越大，测量结果越精确。槽半径越大，测量结果越精确。17离子注入离子注入 离子注入法掺杂相比扩散法掺杂来说，它的加工离子注
14、入法掺杂相比扩散法掺杂来说，它的加工温度温度低、简洁制作浅结、匀整的大面积注入杂质、易于自低、简洁制作浅结、匀整的大面积注入杂质、易于自动化等动化等优点。目前，离子注入法已成为超大规模集成电路制优点。目前，离子注入法已成为超大规模集成电路制造中不造中不可缺少的掺杂工艺。可缺少的掺杂工艺。1.1.离子注入原理离子注入原理 离子是原子或分子经过离子化后形成的，即等离离子是原子或分子经过离子化后形成的，即等离子体，子体，它带有确定量的电荷。可通过电场对离子进行加速，它带有确定量的电荷。可通过电场对离子进行加速，利用磁利用磁场使其运动方向变更，这样就可以限制离子以确定的场使其运动方向变更，这样就可以限
15、制离子以确定的能量进能量进 入入waferwafer内部达到掺杂的目的。内部达到掺杂的目的。18 离子注入到离子注入到waferwafer中后，会与硅原子碰撞而损失能量，中后，会与硅原子碰撞而损失能量，能量耗尽离子就会停在能量耗尽离子就会停在waferwafer中某位置。离子通过与硅原子中某位置。离子通过与硅原子的碰撞将能量传递给硅原子，使得硅原子成为新的入射粒的碰撞将能量传递给硅原子，使得硅原子成为新的入射粒子，新入射离子又会与其它硅原子碰撞，形成连锁反应。子，新入射离子又会与其它硅原子碰撞，形成连锁反应。19 杂质在杂质在waferwafer中移动会产生一条晶格受损路径，损伤情中移动会产生
16、一条晶格受损路径，损伤情况取决于杂质离子的轻重，这使硅原子离开格点位置，形成况取决于杂质离子的轻重，这使硅原子离开格点位置，形成点缺陷，甚至导致衬底由晶体结构变为非晶体结构。点缺陷，甚至导致衬底由晶体结构变为非晶体结构。202.2.离子射程离子射程 离子射程就是注入时，离子进入离子射程就是注入时，离子进入waferwafer内部后，从表面内部后，从表面到停止所经过的路程。入射离子能量越高，射程就会越长。到停止所经过的路程。入射离子能量越高，射程就会越长。投影射程投影射程 是离子注入是离子注入waferwafer内部的深度，它取决于内部的深度，它取决于离子的质量、能量，离子的质量、能量，wafe
17、rwafer的质量以及离子入射方向与晶向的质量以及离子入射方向与晶向之间的关系。有的离子射程远，有的射程近，而有的离子还之间的关系。有的离子射程远，有的射程近，而有的离子还会发生横向移动，综合全部的离子运动，就产生了投影偏会发生横向移动，综合全部的离子运动，就产生了投影偏差。差。21223.3.离子注入剂量离子注入剂量 注入剂量是单位面积注入剂量是单位面积waferwafer表面注入的离子数，可通过表面注入的离子数，可通过下面的公式计算得出下面的公式计算得出 ，式中，式中，Q Q是剂量；是剂量；I I是束流，是束流，单位是安培；单位是安培；t t是注入时间，单位是秒；是注入时间，单位是秒；e
18、e是电子电荷，是电子电荷，1.610-19C1.610-19C；n n是电荷数量；是电荷数量；A A是注入面积，单位是是注入面积，单位是 。4.4.离子注入设备离子注入设备 离子注入机体积浩大，结构特别困难。依据它所能供应离子注入机体积浩大，结构特别困难。依据它所能供应的离子束流大小和能量可分为高电流和中电流离子注入机以的离子束流大小和能量可分为高电流和中电流离子注入机以 及高能量、中能量和低能量离子注入机。及高能量、中能量和低能量离子注入机。23 离子注入机的主要部件有：离子源、质量分析器、加速离子注入机的主要部件有：离子源、质量分析器、加速 器、聚焦器、扫描系统以及工艺室等。器、聚焦器、扫
19、描系统以及工艺室等。24（1 1）离子源）离子源 离子源的任务是供应所需的杂质离子。在合适的气压离子源的任务是供应所需的杂质离子。在合适的气压下，使含有杂质的气体受到电子碰撞而电离，最常用的杂质下，使含有杂质的气体受到电子碰撞而电离，最常用的杂质源有源有 和和 等，等，（2 2）离子束吸取电极）离子束吸取电极 吸取电极将离子源产生的离子收集起来形成离子束。电吸取电极将离子源产生的离子收集起来形成离子束。电极由抑制电极和接地电极构成，电极上加了很高的电压，离极由抑制电极和接地电极构成，电极上加了很高的电压，离子受到弧光反应室侧壁的排斥作用和抑制电极的吸引作用，子受到弧光反应室侧壁的排斥作用和抑制
20、电极的吸引作用，被分别出来形成离子束向吸取电极运动。被分别出来形成离子束向吸取电极运动。2526（3 3）质量分析器）质量分析器 反应气体中可能会夹杂少量其它气体，这样，从离子源反应气体中可能会夹杂少量其它气体，这样，从离子源吸取的离子中除了须要杂质离子外，还会有其它离子。因吸取的离子中除了须要杂质离子外，还会有其它离子。因此，需对从离子源出来的离子进行筛选，质量分析器就是来此，需对从离子源出来的离子进行筛选，质量分析器就是来完成这项任务的。完成这项任务的。质量分析器的核心部件是磁分析器，在相同的磁场作用质量分析器的核心部件是磁分析器，在相同的磁场作用下，不同荷质比的离子会以不同的曲率半径做圆
21、弧运动，选下，不同荷质比的离子会以不同的曲率半径做圆弧运动，选择合适曲率半径，就可以筛选出须要的离子。荷质比较大的择合适曲率半径，就可以筛选出须要的离子。荷质比较大的 离子偏转角度太小、荷质比较小的离子偏转角度太大，离子偏转角度太小、荷质比较小的离子偏转角度太大，27都无法从磁分析器都无法从磁分析器的出口通过，只有的出口通过，只有具有合适荷质比的具有合适荷质比的离子才能顺当通过离子才能顺当通过磁分析器，最终注磁分析器，最终注入到入到waferwafer中。中。28（4 4）加速器）加速器 为了保证注入的离子能够进入为了保证注入的离子能够进入waferwafer，并且具有确定的，并且具有确定的射
22、程，离子的能量必需满足确定的要求，所以，离子还须要射程，离子的能量必需满足确定的要求，所以，离子还须要进行电场加速。完成加速任务的是由一系列被介质隔离的加进行电场加速。完成加速任务的是由一系列被介质隔离的加速电极组成管状加速器。离子束进入加速器后，经过这些电速电极组成管状加速器。离子束进入加速器后，经过这些电极的连续加速，能量增大很多。极的连续加速，能量增大很多。与加速器连接的还有聚焦器，聚焦器就是电磁透镜，它与加速器连接的还有聚焦器，聚焦器就是电磁透镜，它的任务是将离子束聚集起来，使得在传输离子时能有较高的的任务是将离子束聚集起来，使得在传输离子时能有较高的效益，聚焦好的离子束才能确保注入剂
23、量的匀整性。效益，聚焦好的离子束才能确保注入剂量的匀整性。2930（5 5）扫描器）扫描器 离子束是一条直径约离子束是一条直径约1 13 3的线状高速离子流，必需通过的线状高速离子流，必需通过扫描覆盖整个注入区。扫描方式有：固定扫描覆盖整个注入区。扫描方式有：固定waferwafer，移动离子，移动离子束；固定离子束，移动束；固定离子束，移动waferwafer。离子注入机的扫描系统有电。离子注入机的扫描系统有电子扫描、机械扫描、混合扫描以及平行扫描系统，目前最常子扫描、机械扫描、混合扫描以及平行扫描系统，目前最常用的是静电扫描系统。用的是静电扫描系统。静电扫描系统由两组平行的静电偏转板组成，
24、一组完成静电扫描系统由两组平行的静电偏转板组成，一组完成横向偏转，另一组完成纵向偏转。在平行电极板上施加电场，横向偏转，另一组完成纵向偏转。在平行电极板上施加电场，正离子就会向电压较低的电极板一侧偏转，变更正离子就会向电压较低的电极板一侧偏转，变更31电压大小就可以变更离子束的偏转角度。静电扫描系统使离电压大小就可以变更离子束的偏转角度。静电扫描系统使离子流每秒钟横向移动子流每秒钟横向移动1500015000多次，纵向移动移动多次，纵向移动移动12001200次。次。静电扫描过静电扫描过程中，程中，waferwafer固固定不动，大大降定不动，大大降低了污染几率，低了污染几率，而且由于带负电而
25、且由于带负电的电子和中性离子不会发生同样的偏转，这样就可以避开被的电子和中性离子不会发生同样的偏转，这样就可以避开被 掺入到掺入到waferwafer当中。当中。32（6 6）终端系统）终端系统 终端系统就是终端系统就是waferwafer接受离子注入的地方，系统须要接受离子注入的地方，系统须要完成完成WaferWafer的承载与冷却、正离子的中和、离子束流量检的承载与冷却、正离子的中和、离子束流量检测等功能。测等功能。离子轰击导致离子轰击导致waferwafer温度上升，冷却系统要对其进行温度上升，冷却系统要对其进行降温，防止出现由于高温而引起的问题，有气体冷却和橡胶降温，防止出现由于高温而
26、引起的问题，有气体冷却和橡胶冷却两种技术。冷却系统集成在冷却两种技术。冷却系统集成在WaferWafer载具上，载具上，waferwafer载载具有多片型和单片型两种。具有多片型和单片型两种。333435 离子注入的是带正电荷的离子，注入时部分正电荷会聚离子注入的是带正电荷的离子，注入时部分正电荷会聚集在集在waferwafer表面，对注入离子产生排斥作用，使离子束的入表面，对注入离子产生排斥作用，使离子束的入射方向偏转、离子束流半径增大，导致掺杂不匀整，难以控射方向偏转、离子束流半径增大，导致掺杂不匀整，难以控制；电荷积累还会损害表面氧化层，使栅绝缘绝缘实力降制；电荷积累还会损害表面氧化层，
27、使栅绝缘绝缘实力降低，甚至击穿。解决的方法是用电子簇射器向低，甚至击穿。解决的方法是用电子簇射器向waferwafer表面发表面发射电子，或用等离子体来中和掉积累的正电荷。射电子，或用等离子体来中和掉积累的正电荷。离子束流量检测及剂量限制是通过法拉第杯来完成的。离子束流量检测及剂量限制是通过法拉第杯来完成的。然而离子束会与电流感应器反应产生二次电子，这会正常测然而离子束会与电流感应器反应产生二次电子，这会正常测量偏差。在法拉第杯杯口附加一个负偏压电极以防止量偏差。在法拉第杯杯口附加一个负偏压电极以防止36二次电子的逸出，获二次电子的逸出，获得精确的测量值。电得精确的测量值。电流从法拉第杯传输到
28、流从法拉第杯传输到积分仪，积分仪将离积分仪，积分仪将离子束电流累加起来，子束电流累加起来，结合电流总量和注入结合电流总量和注入时间，就可计算出掺时间，就可计算出掺入确定剂量的杂质需入确定剂量的杂质需 要的时间。要的时间。374.4.离子注入工艺离子注入工艺（1 1）沟道效应）沟道效应 入射离子与入射离子与waferwafer之间有不同的相互作用方式，若离子之间有不同的相互作用方式，若离子能量够高，则多数被注入到能量够高，则多数被注入到waferwafer内部；反之，则大部分别内部；反之，则大部分别子被反射而远离子被反射而远离waferwafer。注入内部的原子会与晶格原子发生。注入内部的原子会
29、与晶格原子发生不同程度的碰撞，离子运动过程中若未与任何粒子碰撞，它不同程度的碰撞，离子运动过程中若未与任何粒子碰撞，它就可到达就可到达waferwafer内部相当深的地方，这就是沟道效应。内部相当深的地方，这就是沟道效应。沟道效应将使离子注入的可控性降低，甚至使得器件失沟道效应将使离子注入的可控性降低，甚至使得器件失效。因此，在离子注入时须要抑制这种沟道效应。在效。因此，在离子注入时须要抑制这种沟道效应。在38waferwafer表面淀积一层非晶格结构材料或事先破坏掉表面淀积一层非晶格结构材料或事先破坏掉waferwafer表面较薄的一层结晶层等都可降低沟道效应。表面较薄的一层结晶层等都可降低
30、沟道效应。39（2 2）退火）退火 离子注入会对晶格造成损伤，注入剂量较大时，离子注入会对晶格造成损伤，注入剂量较大时，waferwafer将会由单晶变成非晶，通过退火能修复晶格缺陷。将会由单晶变成非晶，通过退火能修复晶格缺陷。40 缺陷修复须要缺陷修复须要500500的温度，杂质的激活须要的温度，杂质的激活须要950950的高温，有高温炉退火和快速热退化两种方法。高温炉退火的高温，有高温炉退火和快速热退化两种方法。高温炉退火是在是在80080010001000的高温下加热的高温下加热3030分钟，因会导致杂质再分钟，因会导致杂质再分布，不常接受；快速热退火接受快速升温并在分布，不常接受；快速
31、热退火接受快速升温并在10001000的的高温下保持很短的时间，可达到最佳效果。高温下保持很短的时间，可达到最佳效果。（3 3）颗粒污染）颗粒污染 离子注入对颗粒污染特别敏感，离子注入对颗粒污染特别敏感，waferwafer表面的颗粒会阻表面的颗粒会阻碍离子束的注入，大电流的注入会产生更多颗粒，必要时碍离子束的注入，大电流的注入会产生更多颗粒，必要时需需 实行订正措施。实行订正措施。41（4 4）离子注入工艺有以下特点：）离子注入工艺有以下特点：注入的离子经过质量分析器的分析，纯度很高、能量单注入的离子经过质量分析器的分析，纯度很高、能量单一。而且注入环境清洁、干燥，大大降低了杂质污染。一。而
32、且注入环境清洁、干燥，大大降低了杂质污染。注入剂量可精确限制，杂质匀整度高达注入剂量可精确限制，杂质匀整度高达1%1%；注入在中低温度下进行，二氧化硅、光刻胶、氮化硅等注入在中低温度下进行，二氧化硅、光刻胶、氮化硅等都可以作为注入时的掩蔽层。衬底温度低，就避开了高温都可以作为注入时的掩蔽层。衬底温度低，就避开了高温扩散所引起的热缺陷；扩散所引起的热缺陷；离子注入是一个非平衡过程，不受杂质在衬底中的固溶离子注入是一个非平衡过程，不受杂质在衬底中的固溶 度限制；度限制；42 对于化合物半导体接受离子注入技术，可不该变组分而对于化合物半导体接受离子注入技术，可不该变组分而达到掺杂的目的；达到掺杂的目
33、的；离子注入的横向掺杂效应比扩散大大削减了；离子注入的横向掺杂效应比扩散大大削减了；离子注入最大的缺点就是高能离子轰击离子注入最大的缺点就是高能离子轰击waferwafer对晶格结对晶格结构造成的损伤；构造成的损伤；（5 5）离子注入工艺的应用）离子注入工艺的应用 变更导电类型，形成变更导电类型，形成PNPN结，如形成源、漏以及阱等；结，如形成源、漏以及阱等；变更起确定作用的载流子浓度，以调整器件工作条件；变更变更起确定作用的载流子浓度，以调整器件工作条件；变更衬底结构；合成化合物。衬底结构；合成化合物。435.5.离子注入质量检测离子注入质量检测 离子注入层的检查与扩散层的检测项目、检测方法
34、基本离子注入层的检查与扩散层的检测项目、检测方法基本相同。相同。（1 1）颗粒污染）颗粒污染 测量检测测量检测waferwafer表面的颗粒数，颗粒会造成掺杂的空表面的颗粒数，颗粒会造成掺杂的空洞。颗粒的可能来源有：电极放电；机械移动过程中的外包洞。颗粒的可能来源有：电极放电；机械移动过程中的外包装；注入机未清洁干净；温度过高造成光刻胶脱落；背面的装；注入机未清洁干净；温度过高造成光刻胶脱落；背面的冷却橡胶；冷却橡胶；waferwafer处理过程产生的颗粒。处理过程产生的颗粒。44（2 2）剂量限制）剂量限制 掺杂剂量不合适导致方块电阻偏高或偏低。掺杂剂量不掺杂剂量不合适导致方块电阻偏高或偏低。掺杂剂量不合适的缘由有：工艺流程错误；离子束电流检测不够精确；合适的缘由有：工艺流程错误；离子束电流检测不够精确；离子束中混入电子，造成计数器计算离子数量的错误，导致离子束中混入电子，造成计数器计算离子数量的错误，导致掺杂剂量过大；退火问题。掺杂剂量过大；退火问题。（3 3）超浅结结深）超浅结结深 掺杂剖面不正确，高温会造成杂质再分布，增加结深以掺杂剖面不正确，高温会造成杂质再分布，增加结深以及横向掺杂效应；沟道效应影响离子的分布。及横向掺杂效应；沟道效应影响离子的分布。45