微纳集成电路制造工艺教学课件第5章离子注入工艺(1).pptxVIP

微纳集成电路制造工艺Micro-nanoscaleIntegratedCircuitFabricationProcess西安电子科技大学集成电路学部微电子学院戴显英“集”“微”成著·用“芯”圆梦

第五章离子注入（一）Chapter5IonImplantation西安电子科技大学微电子学院戴显英2024.04.03

1、对扩散工艺特性表述正确的是（）。扩散是低温工艺扩散是高温工艺扩散工艺的浓度分布是均匀分布的扩散工艺的浓度分布是梯度分布的ABCD提交多选题1分

第五章离子注入扩散工艺的技术特征与局限性IonImplantation扩散工艺技术特征：高温工艺：与氧化工艺温度相同，常与氧化同时进行扩散的掩膜：耐高温的热氧化SiO2薄膜扩散机理：替位式扩散和间隙扩散掺杂浓度分布：不均匀的梯度分布，表面浓度最高恒定表面源扩散：余误差分布有限表面源扩散：高斯分布实际扩散工艺：两步扩散-预淀积和再分布离子注入与扩散的学习与掌握：对比两者的工艺技术特征！扩散工艺的局限性：不能独立控制浓度和结深：浓度与结深相关横向扩散严重：不能用于3μm以下工艺的掺杂高温、深结：不适于小尺寸器件和集成电路的掺杂有限表面源扩散的浓度分布

第五章离子注入本章主要内容IonImplantation离子注入工艺特点CharacteristicsofIonImplantation离子注入设备原理PrincipleofIonImplantationEquipment离子注入机理IonImplantationMechanism离子注入分布DopantDistribution离子注入损伤ImplantedDamages注入退火IonImplantationAnnealing离子注入工艺的应用Applicationofionimplantation离子注入与热扩散对比ComparisionofIonImplantationandDiffusion

第五章离子注入学习目标与重点难点IonImplantation了解离子注入设备原理，熟悉掌握离子注入工艺特征熟悉离子注入的机理、沟道效应、损伤等。掌握离子注入的浓度分布、沟道效应、快速退火工艺等能熟练利用离子注入理论对实际问题进行计算与分析。重点：工艺特征、注入机理、浓度分布、沟道效应、应用。难点：阻挡机制，交叉能量、离子注入的应用。学习目标重点与难点学习方法：对照第四章扩散工艺

第五章离子注入问题的提出QuestionsIonImplantation低表面浓度：扩散是高表面浓度浅结：扩散是深结浓度和结深可控分布：扩散不能大面积均匀掺杂：扩散是梯度分布高纯或多离子掺杂：扩散不能1980’s-1990’s：VLSI-ULSI，3-0.13μm工艺，小尺寸器件小尺寸器件（短沟道）的掺杂-Dopingofsmallsizedevices为什么要用离子注入代替扩散离子

第五章离子注入5.1离子注入工艺特点（掌握）IonImplantation定义：将带电的、且具有能量（动能）的离子入射到衬底中。应用：COMS工艺的阱，源、漏，调整VT的沟道掺杂，特别是浅结。工艺优点：相对于扩散（熟悉掌握）注入温度低：对Si，室温；对GaAs,400℃。（扩散工艺是高温）横向扩散小：有利于器件特征尺寸的缩小。（扩散工艺是高横向扩散）可独立控制浓度分布及结深：有什么好处？（扩散工艺不能）可实现均匀掺杂：如何实现？（扩散工艺是梯度分布）注入离子纯度高：如何实现？（扩散工艺不能）不受固溶度限制：所有元素均可注入，掺杂浓度可高于固溶度。（扩散工艺不能）工艺缺点：相对于扩散（熟悉掌握）①损伤(缺陷)较多：必须退火。②成本高CharacteristicsofIonImplantation思考1：为什么要将注入的杂质形成离子？为什么要具有动能？

第五章离子注入5.2离子注入设备原理（熟悉理解）IonImplantation离子注入设备结构①离子源②质量分析器③加速器④聚焦⑤偏束（束流中和）⑥扫描器5.2PrincipleofIonImplantationEquipment离子源分析磁体加速管离子束等离子体工艺腔吸出组件扫描盘离子注入机示意图

第五章离子注入IonImplantation1.离子源作用：产生注入用的离子原理：杂质原子经高能电子轰击（电子放电），形成注入离子类型：高频，电子振荡，溅射杂质气体收集电极5.2PrincipleofIonImplantationEquipment

第五章离子注入IonImplantation2.磁分析器（质量分析器）作用：将所需注入离子分选出来。（工艺特征5：注入离子更纯净）BF3：经电离，