离子注入技术在集成电路制造中的应用.doc

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1、ie-221E^2VNO-lvbJLN山ONOO1EH8-GePrw.5k«Vflei5丹om2DEPTH(Angstroms)PM1B/BF2的注入深度和浓度离子注入技术在集成电路制造中的应用作者：佚名文章來源：不详点击数：更新时间：2009-8-28弋收藏此页离子注入是现代集成电路制造屮的一种菲常重要的技术，其利用离子注入机实现半导体的掺杂,即将特定的杂质原子(Dopant)以离了加速的方式注入硅半导体晶体内改变其导电特性并最终形成晶体管结构。现代的半导体制造工艺屮制造一个完整的半导体器件一般要用到许多步(15〜25步)的离子注入。离子注入的最主要工艺参数是杂质种类,注入能量和掺杂剂

2、量。杂质种类是指选择何种原子注入硅基体厂般杂质种类可以分为N型和P型两类,N型主要包括磷刖，僦等，而P型则主要包括硼,钢等。注入能最决定了杂质原子注入硅晶体的深度，窩能量注入得深，而低能量注入得浅。掺杂剂量是指杂质原子注入的浓度，其决定了掺杂层导电的强弱。通常半导体器件的设计者需要根据具体的目标器件特性为毎一步离子注入优化以上这些工艺参数。图I给出了!30nm器件上离子注入后和冋火后的B、BF2的深度和浓度变化。—22k»VBF2f1r15Hcm2,1075CSptoAnrwjl—O.MteVB11t1e151050CSpkeAnne*—Z2ktV8F2.U15利cm2,as切i—V曲人

3、nimp!1505ramp-upBF2(Rs•406A^qIE-20离子注入设备根据具体的应用分为三类：中束流，大束流和高能量。这三种离子注入设备在半导体工艺屮各有其特殊的应用。屮束流(MC)离了注入设备用于那些掺杂剂最适屮或较低但梢度控制要求非常求要的掺杂丁艺,英在半导体器件制造中的具体应用例如栅阀值调整＜ThresholdAdjust),Halo注入等;大束流(HC)离子注入设备用于掺杂剂量很高且精度控制不匝要的场合，例如源极,漏极的形成和多晶硅栅极的掺杂。高能M(HE)离子注入设备用于杂质原子注入硅基体深度需要很深的场合。随着晶体管的缩小,高能最注入逐步减少，其中N/P井的形成,尤

4、其是倒掺杂井(retrogradewell),主要需要HE注入设备。离子注入的工艺要求主要包括均匀性和町重复性，能最纯度，注入角度准确性，杂质微粒(particle)，污染等等。高度敏感的器件要求离子注入的剂量尽可能的均匀一致。典型的均匀性指标上限可以是3倍标准方差波动1.5%。这样的要求必须在300mm直径的晶圆上始终如一地得到满足。晶圆Z间(wafer-to-wafer)和批次之间(lozo-lol)的可匝复性也同等地乘要。离子入射角度不同将造成离子注入深度改变而影响器件的电参数，因此对于离子束入射角度的控制非常必要。污染包括能量污染，金属污染，以及交叉污染。先前注入杂质的原子可能被

5、溅射到晶恻表面形成交叉污染(cross-conlamin

6、以及源极前延和漏极前延(Source/DrainExtension)相应地变浅,这大大地增加了对低能戢离子注入的盂求，见图2。山于低能戢的离了本身就难以萃取;加上低能戢离了束行进速度慢,其山于空间电荷自排斥而产生的离子束扩散使得更多的萃取离子损失在路径中，如何增加能杲在10keV以下的离子束电流以增加生产力成为离子注入设备的最大挑战之一。DramExtension(DE)ImplantParimetersforLogicandMemoryDevicesFrom2001ITRS*TI/DEBoronDos©■■■■5432>eiAffeuul-wdul-UO」O8EBoronImplant

7、Eier二二EAILUREOF二二CONVENTIONALTechwlogyNode?1012MPLANT1/2pitch(nm)1307032crE/oLX)Soouo』om8642180199820002002200420062008201020122014Y・arcrfliiSiiAiiittflln图2P型源、漏极前延(PLDD)离子注入参数随器件缩小的变化趋势(2001ITRS)另外，随着半导体工艺的进步，尤其当制造65n