離子注入工藝

一般摻雜的雜質(zhì)類別，包括:提供載流子的施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì);產(chǎn)生復(fù)合中心的重金屬雜質(zhì)
離子注入往往需要生成井well，其中井的定義：晶圓與雜質(zhì)之間形成的擴散層或雜質(zhì)與雜質(zhì)之間形成的擴散層
離子注入的目的：用摻雜改變電導(dǎo)率，一般用于較小制程下
離子注入的優(yōu)點：可控、低溫
離子注入的缺點：晶格損傷

離子注入的各項指標(biāo)

離子劑量

離子劑量的定義：單位面積硅片表面注入的離子數(shù)
離子束電流也稱為束流，其定義：離子注入機中正雜質(zhì)離子形成離子束后的流量

射程

射程的定義：離子注入硅片的總距離
射程的特點：離子注入機能量越高射程越大

投影射程

投影射程的定義：注入離子在硅片中的穿行距離
投影射程取決于離子質(zhì)量、離子能量、靶的質(zhì)量、離子束相對晶體結(jié)構(gòu)的方向
投影射程的特性：原子序數(shù)越大，原子尺寸越大，存在遮蔽層，則投影射程越小
為什么射程會有極限呢？因為存在離子阻滯
阻滯機制有兩種：核阻滯，產(chǎn)生原因是與原子核碰撞；電子阻滯，產(chǎn)生原因是與電子發(fā)生反應(yīng)

核阻止是短程作用，在低能量時主導(dǎo)，效果是有明顯的散射；電子阻滯是長程作用，在高能量時主導(dǎo)，效果是離子基本沿原方向運動

溝道效應(yīng)

溝道效應(yīng)的產(chǎn)生原因：由于硅長程有序，注入離子未經(jīng)碰撞穿透了晶格
溝道效應(yīng)的影響效果：正常情況下，雜質(zhì)射程應(yīng)呈正態(tài)分布，溝道效應(yīng)打破了這個分布
溝道效應(yīng)的抑制方法：
1.遮蔽氧化層也稱為掩蔽氧化層犧牲氧化層
2.晶圓傾斜，如<100>方向的晶圓，傾斜角7度
晶圓傾斜的缺點：可能會導(dǎo)致機器件性能不對稱
改進(jìn)方法則是：經(jīng)常旋轉(zhuǎn)晶圓
3.單晶硅預(yù)非晶化
單晶化預(yù)非晶化的實現(xiàn)方法：破壞晶圓表面薄膜的晶格原子
缺點：需額外注入高能量的硅或鍺，且更加耗時

離子注入機

離子注入機的組成部分：離子源、吸出組件、離子質(zhì)量分析器、離子加速器、掃描系統(tǒng)

離子園

離子源的常用氣體：$$B_2{H}_6,As{H}_3,P{H}_3,B{F}_3$$
離子源的典型結(jié)構(gòu)：弗里曼型離子源。但由于電流小，離子源壽命短，所以被bernus伯納斯離子源替代
離子產(chǎn)生的原理：通過熱鎢絲產(chǎn)生的電子轟擊氣體原子或分子而產(chǎn)生離子

吸出組件

吸出組件也稱為萃引電極，其作用是：收集正離子，形成離子束

離子質(zhì)量分析器

離子質(zhì)量分析器的作用：利用質(zhì)荷比的不同分離所需離子

離子加速器

離子加速器的作用：給予離子能量，其中低能量用于淺結(jié)深，高能量用于深結(jié)深
離子加速器的分類有：直流加速器和射頻加速器

射頻加速器

射頻加速器包含：四級聚焦鏡和共振器
四級聚焦鏡的作用是聚集離子束

電荷中性系統(tǒng)

電荷中性系統(tǒng)，別稱靜電偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，目的：防止正離子給晶圓表面充電，阻礙離子進(jìn)一步注入
中性束流陷阱的定義：雜質(zhì)離子與氣體分子碰撞而獲得一電子，即形成中性離子

掃描系統(tǒng)

掃描系統(tǒng)的分類：靜電式掃描和機械式掃描
靜電式掃描的優(yōu)點：可去除離子數(shù)中的中性離子；晶圓固定，顆粒污染小
靜電式掃描的缺點：不適用于高能離子束。所以改進(jìn)為機器式掃描
機械是掃描的特點：離子束固定
掃描系統(tǒng)如何控制離子電流或劑量呢？則是通過法拉第杯傳感器測量離子束電流系統(tǒng)

離子注入機的分類：

中低速流里的注入機使用范圍，穿通注入專用
低能大束流離子注入機適用范圍是源極和漏極。其中，超低能數(shù)流用于超淺露源級和漏極，注入能量為200電子伏特到4000電子伏特
高能大束流離子注入機用于制造n井和p井

離子注入監(jiān)控

方法包括：四點探針法、熱波法、二次離子質(zhì)譜儀
四點探針法用于計算薄片電阻，需要測量四次
四點探針法的缺點：接觸式測量，會造成損傷

熱播法用于測量摻雜濃度
熱播法的優(yōu)點：非接觸、非破壞式測量
熱播法的缺點：對低劑量摻雜靈敏度很低
二次離子質(zhì)譜儀得特點：破壞性檢測，很貴，所以僅用于關(guān)鍵步驟

離子注入的危險來源

1.火花崩潰電壓得產(chǎn)生原因是器件全為高壓裝置
火花崩潰電壓的定義：在空氣中尖端放電的現(xiàn)象
高壓區(qū)放電防護(hù)的措施：用接地棒將機臺剩余高壓導(dǎo)入地，以防漏電或觸電

2.輻射線
輻射線的防護(hù)措施：用含鉛的門板和墻壁阻擋輻射

3.機械傳動危險

故障分析

故障的對象：有離子注入劑量和金屬沾污
1.離子注入劑量的問題：分類劑量過多會導(dǎo)致電阻過小，劑量過少會導(dǎo)致電阻過大
2.金屬沾污的產(chǎn)生原因：質(zhì)荷比相同或接近時無法確實分離