半導(dǎo)體制程概論chapter8蕭宏

Chapter8

離子佈植HongXiao,Ph.D.hxiao89@www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htmHongXiao,Ph.D.1www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm目標至少列出三種最常使用的摻雜物辨認出至少三種摻雜區(qū)域描述離子佈植的優(yōu)點描述離子佈植機的主要部分解釋通道效應(yīng)離子種類和離子能量的關(guān)係解釋後佈植退火辨認安全上的危害HongXiao,Ph.D.2www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植簡介安全性硬體製程概要HongXiao,Ph.D.3www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm材料設(shè)計光罩IC生產(chǎn)廠房測試封裝最終測試加熱製程微影製程離子佈植與光阻剝除金屬化化學(xué)機械研磨介電質(zhì)沉積晶圓晶圓製造流程圖蝕刻與光阻剝除HongXiao,Ph.D.4www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm簡介:摻雜半導(dǎo)體什麼是半導(dǎo)體?為什麼半導(dǎo)體需要被摻雜?什麼是n型摻雜物?什麼是p型摻雜物?HongXiao,Ph.D.5www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm簡介摻雜半導(dǎo)體兩種摻雜的方法擴散離子佈植離子佈植的其他應(yīng)用HongXiao,Ph.D.6www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm摻雜半導(dǎo)體：擴散等向性製程無法單獨控制摻雜物的輪廓和摻雜物的濃度在1970年代中期以後被離子佈植取代.HongXiao,Ph.D.7www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm摻雜半導(dǎo)體：擴散最先用來摻雜半導(dǎo)體在高溫爐中完成使用二氧化矽光罩仍然使用在摻雜物驅(qū)入(drive-in)研發(fā)在超淺接面形成的應(yīng)用HongXiao,Ph.D.8www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm沉積摻雜氧化層矽基片二氧化矽沉積摻雜氧化層HongXiao,Ph.D.9www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm氧化矽基片二氧化矽HongXiao,Ph.D.10www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm驅(qū)入矽基片二氧化矽摻雜接面HongXiao,Ph.D.11www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm剝除和清洗矽基片二氧化矽摻雜接面HongXiao,Ph.D.12www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm摻雜半導(dǎo)體：離子佈植用在原子和核的研究1950年代觀念便已被提出在1970年代中期才被引進到半導(dǎo)體製造.HongXiao,Ph.D.13www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm摻雜半導(dǎo)體：離子佈植單獨控制摻雜物輪廓(離子能量)和摻雜物濃度(離子束的電流和佈植的時間組合控制)非等向性摻雜物輪廓容易達到重摻雜物(如：磷和砷)的高濃度摻雜.HongXiao,Ph.D.14www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm匣極的對準失誤匣極氧化層n-型矽n-型矽p+S/Dp+S/D金屬匣極金屬匣極對準的對準失誤的HongXiao,Ph.D.15www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm多晶矽n+P型矽n+二氧化矽P+離子佈植：磷HongXiao,Ph.D.16www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植和擴散的比較光阻二氧化矽矽矽離子佈植擴散摻雜區(qū)域接面深度HongXiao,Ph.D.17www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植和擴散的比較HongXiao,Ph.D.18www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植控制離子束電流和布植時間控制摻雜物的濃度離子能量控制接面深度摻雜物濃度是非等向性HongXiao,Ph.D.19www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植的應(yīng)用HongXiao,Ph.D.20www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm其他的應(yīng)用氧離子佈植為了矽覆蓋絕緣層(SOI)元件鍺預(yù)先非晶化佈植在鈦薄膜為較好的退火鍺預(yù)先非晶化佈植在矽基片做為輪廓控制…...HongXiao,Ph.D.21www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm磷的一些事實HongXiao,Ph.D.22www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm砷的一些事實HongXiao,Ph.D.23www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm硼的一些事實HongXiao,Ph.D.24www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm阻滯機制離子貫穿進入基片和晶格原子發(fā)生碰撞逐漸失去能量，最後停在基片裡面有兩種阻滯機制HongXiao,Ph.D.25www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm兩種阻滯機制原子核阻滯與晶格原子的原子核碰撞引起明顯的散射造成晶體結(jié)構(gòu)的混亂和損害.電子阻滯和晶格原子的電子產(chǎn)生碰撞入射離子路徑幾乎是不變的能量的轉(zhuǎn)換非常的小晶格結(jié)構(gòu)的損害可以忽略HongXiao,Ph.D.26www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm阻滯機制總阻滯力Stotal=Sn+SeSn:原子核阻滯,Se:電子阻滯低能量,高原子序的離子佈植：主要是原子核阻滯高能量,低原子序的離子佈植：主要是電子阻滯HongXiao,Ph.D.27www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm阻滯機制隨機碰撞(S=Sn+Se)通道式(S

Se)背向散射(S

Sn)離子HongXiao,Ph.D.28www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm阻滯功率與離子速度原子核阻滯電子阻滯IIIIII離子的速度阻滯功率HongXiao,Ph.D.29www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子軌跡和投影射程投影射程離子的軌跡碰撞離子束真空基片至表面的距離HongXiao,Ph.D.30www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm投影射程ln(濃度)投影射程基片表面從表面算起的深度HongXiao,Ph.D.31www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm0.0100.1001.000101001000佈植能量(keV)投影射程(mm)BPAsSb矽中摻雜離子的投影射程HongXiao,Ph.D.32www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm0.000.200.400.600.801.001.20矽(Si)二氧化矽(SiO2)氮化矽(Si3N4)鋁(Al)遮蔽層厚度(微米)SbAsPB200keV摻雜離子所需的阻擋層厚度光阻(PR)HongXiao,Ph.D.33www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm如果入射角度正確,離子可以不與晶格離子碰撞且行進一個很長的距離引起一個不是想得到的摻雜物分部輪廓非常少的碰撞多數(shù)的碰撞佈植製程：通道效應(yīng)HongXiao,Ph.D.34www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm通道效應(yīng)通道離子碰撞離子晶格原子q晶圓表面HongXiao,Ph.D.35www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm碰撞的q晶圓表面碰撞的

通道的碰撞後的通道效應(yīng)HongXiao,Ph.D.36www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm碰撞後的通道效應(yīng)碰撞碰撞通道摻雜物濃度到表面的距離HongXiao,Ph.D.37www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm佈植製程：通道效應(yīng)避免通道效應(yīng)的方法晶圓傾斜,通常傾斜角度是7°屏蔽氧化層矽或鍺的非晶態(tài)佈植製程陰影效應(yīng)離子被結(jié)構(gòu)阻擋藉旋轉(zhuǎn)晶圓或在佈植後退火期間的小量摻雜物擴散解決陰影效應(yīng)HongXiao,Ph.D.38www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm多晶矽基片摻雜區(qū)陰影區(qū)離子束陰影效應(yīng)HongXiao,Ph.D.39www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm陰影效應(yīng)多晶矽基片摻雜區(qū)退火及擴散之後HongXiao,Ph.D.40www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm問與答為什麼人們不試著應(yīng)用通道效應(yīng)以不是很高的離子能量來形成很深的摻雜接面?離子束並非完美的平行，許多離子在穿入基片之後立刻會和晶格原子發(fā)生許多的原子核碰撞。一部分的離子可以沿著通道深入基片，而很多其他離子則被阻滯成常態(tài)的高斯分佈.HongXiao,Ph.D.41www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm損害製程佈植的離子轉(zhuǎn)移能量給晶格原子原子從晶格的束縛能釋放出來釋放出來的原子和其他的晶格原子碰撞晶格原子釋放成自由原子數(shù)增多損害會持續(xù)發(fā)生直到所有的自由原子停止一個高能量的離子可以導(dǎo)致數(shù)千個晶格原子的偏離位置HongXiao,Ph.D.42www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm由單一離子造成的損傷重離子單晶矽損傷區(qū)輕離子HongXiao,Ph.D.43www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子和晶格原子碰撞並且將晶格原子敲離開晶格的束縛基片的佈植區(qū)變成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)佈值前佈植後佈植製程：損傷HongXiao,Ph.D.44www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm佈植製程：退火摻雜物原子必須在單晶體晶格位置且和四個矽原子產(chǎn)生鍵結(jié)，能夠有效的提供電子(donor,N-type)或是電洞(acceptor,P-type)從高溫獲得的熱能，幫助非晶態(tài)原子復(fù)原成單晶體結(jié)構(gòu)HongXiao,Ph.D.45www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm摻雜物原子晶格原子熱退火HongXiao,Ph.D.46www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm摻雜物原子晶格原子熱退火HongXiao,Ph.D.47www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm摻雜物原子晶格原子熱退火HongXiao,Ph.D.48www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm摻雜物原子晶格原子熱退火HongXiao,Ph.D.49www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm摻雜物原子晶格原子熱退火HongXiao,Ph.D.50www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm摻雜物原子晶格原子熱退火HongXiao,Ph.D.51www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm摻雜物原子晶格原子熱退火HongXiao,Ph.D.52www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm摻雜物原子晶格原子熱退火HongXiao,Ph.D.53www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm退火前退火後佈植製程：退火HongXiao,Ph.D.54www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm快速加熱退火(RTA)在高溫下，退火的速度遠高於擴散快速加熱步驟(RTP)廣泛使用在佈植後退火RTA非?？焖?小於一分鐘),較好的晶圓對晶圓的均勻性,較佳的熱積存控制,和摻雜物擴散的最小化HongXiao,Ph.D.55www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm快速加熱步驟和高溫爐退火多晶矽矽RTP退火高溫爐退火多晶矽矽二氧化矽匣極源極/汲極匣極HongXiao,Ph.D.56www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm問與答為什麼高溫爐的溫度無法像RTP系統(tǒng)一樣急速上升及冷卻?高溫爐有非常高的熱容量，需要非常高的加熱功率以快速升高溫度。由於溫度會過高(overshoot)或是過低(undershoot)，所以很難做到快速升溫而沒有大的溫度震盪.HongXiao,Ph.D.57www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：硬體氣體系統(tǒng)電機系統(tǒng)真空系統(tǒng)離子射束線系統(tǒng)HongXiao,Ph.D.58www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植機HongXiao,Ph.D.59www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm佈植製程氣體和蒸氣:P,B,BF3,PH3,和AsH3選擇離子:B,P,As選擇離子能量選擇離子束電流下一步驟佈植機HongXiao,Ph.D.60www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植機氣體櫃離子源真空幫浦真空幫浦電機系統(tǒng)電機系統(tǒng)磁鐵分析儀離子束終端分析儀晶圓電漿泛注系統(tǒng)HongXiao,Ph.D.61www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：氣體系統(tǒng)特殊的氣體遞送系統(tǒng)控制有害的氣體更換氣體鋼瓶需要特殊的訓(xùn)練氬氣用來吹除淨(jìng)化和離子束校正HongXiao,Ph.D.62www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：電機系統(tǒng)高壓系統(tǒng)決定控制接面深度的離子能量射頻系統(tǒng)部分離子源使用射頻以產(chǎn)生離子HongXiao,Ph.D.63www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：真空系統(tǒng)需要高度真空以加速離子及減少碰撞平均自由路徑>>射束線的長度10-5

到10-7托渦輪幫浦和冷凍幫浦排放系統(tǒng)HongXiao,Ph.D.64www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：控制系統(tǒng)離子束的能量、種類和電流裝載和卸載晶圓的機械部分控制晶圓的移動，以達到均勻的佈植中央處理單元(CPU)電路板不同的控制板會收集來自佈植機內(nèi)各系統(tǒng)的訊號，並送到CPU電路板處理CPU傳送指令回到佈植機的各系統(tǒng)中HongXiao,Ph.D.65www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：射束線系統(tǒng)離子源萃取電極質(zhì)譜儀後段加速電漿泛注系統(tǒng)終端分析儀HongXiao,Ph.D.66www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子源真空幫浦真空幫浦質(zhì)譜儀離子束線終端分析儀晶圓電漿泛注系統(tǒng)後加速電極萃取電極抑制電極射束線系統(tǒng)HongXiao,Ph.D.67www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植機：離子源熱鎢燈絲發(fā)射熱電子熱電子和源氣體分子碰撞，使原子分解或離子化離子從源反應(yīng)室被萃取並且加速成離子束線射頻和微波功率也可以用來離子化源氣體HongXiao,Ph.D.68www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子源電弧電力供應(yīng)~120V燈絲電力,0-5V,最高電流200A+-抗陰極電極板鎢燈絲磁鐵源氣體源或蒸氣源電漿磁力線HongXiao,Ph.D.69www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm射頻離子源射頻射頻線圈電漿摻雜氣體-+萃取電極離子束HongXiao,Ph.D.70www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm微波離子源磁力線微波磁場線圈ECR電漿萃取電極HongXiao,Ph.D.71www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：萃取萃取電極將離子抽出並加速到約50keV必須要有足夠的能量才能使質(zhì)譜儀選擇出正確的離子種類HongXiao,Ph.D.72www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm萃取系統(tǒng)示意圖離子束I離子源電漿萃取電力60keV抑制電力高達10kV++–抑制電極萃取電極萃取狹縫俯視圖終端底盤–HongXiao,Ph.D.73www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：質(zhì)譜儀在磁場中，螺旋轉(zhuǎn)動半徑和磁場強度與(質(zhì)量/電荷)比值有關(guān)用來作同位素分離以產(chǎn)生豐富的U235只有正確的(質(zhì)量/電荷)可以穿過狹縫純化佈植的離子束HongXiao,Ph.D.74www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈質(zhì)機的質(zhì)譜儀離子束太小的m/q

比值太大的m/q

比值正確的m/q

比值磁場(向外方向)飛行管道HongXiao,Ph.D.75www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htmBF3

電漿中的離子離子 原子量或分子量10B 1011B 1110BF 2911BF 30F2 3810BF2 4811BF2 49HongXiao,Ph.D.76www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm問與答僅20%的硼原子是10B10B+

離子濃度僅11B+

的1/410B+

離子束電流約11B+

的1/4將要耗費四倍的時間佈植，生產(chǎn)量較低10B+

比11B+要輕，所以在相同能量時可以比11B+穿透的更深。為何我們不使用10B+來做深接面?HongXiao,Ph.D.77www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：後段加速增加(有時候減少)離子能量使離子到達元件決定所需的接面深度電極有高直流電壓可調(diào)整的垂直葉片控制離子束電流HongXiao,Ph.D.78www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：電漿泛注系統(tǒng)離子造成晶圓帶電晶圓帶電會致生非均勻摻雜與電弧缺陷電子被泛注(flooding)到離子束以中和晶圓上的電荷從熱鎢絲放射熱電子產(chǎn)生氬電漿HongXiao,Ph.D.79www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm後加速系統(tǒng)離子束後加速電力高達60kV抑制電力高達10kV++–抑制電極加速電極終端底盤–HongXiao,Ph.D.80www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子射束電流控制固定的界定孔徑可調(diào)式垂直葉片離子束HongXiao,Ph.D.81www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子束軌跡彎曲中性原子軌跡離子軌跡晶圓偏壓電極HongXiao,Ph.D.82www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm電荷中性化系統(tǒng)離子佈植使晶圓帶正電造成晶圓帶電效應(yīng)驅(qū)除正離子,引起射束線放大和不均勻的離子分佈電弧型態(tài)放電引發(fā)晶圓表面的缺陷使匣極氧化層崩潰，低良率需要將帶電效應(yīng)消除或最小化HongXiao,Ph.D.83www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm帶電效應(yīng)++++離子軌跡晶圓HongXiao,Ph.D.84www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm電荷中性化系統(tǒng)需要提供電子以中性化離子電漿泛注系統(tǒng)電子槍

電子淋浴器HongXiao,Ph.D.85www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm電壓泛注系統(tǒng)直流電力燈絲電流+

鎢燈絲電漿氬離子束晶圓電子HongXiao,Ph.D.86www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm電子槍離子束電子槍二次電子熱燈絲電子晶圓二次電子靶HongXiao,Ph.D.87www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm晶圓處理器離子束直徑:~25mm(~1”),晶圓直徑:200mm(8”)或更大需要移動離子束或晶圓或兩者，使離子束均勻地掃描整個晶圓旋轉(zhuǎn)輪式旋轉(zhuǎn)盤式單晶圓掃描HongXiao,Ph.D.88www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm旋轉(zhuǎn)輪式晶圓處理系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)速率:最高到2400rpm搖擺週期:~10sec離子束佈植帶區(qū)晶圓旋轉(zhuǎn)臂HongXiao,Ph.D.89www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm旋轉(zhuǎn)盤式晶圓處理系統(tǒng)離子束晶圓HongXiao,Ph.D.90www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm單晶圓掃描系統(tǒng)離子束掃描電極掃描離子束晶圓移動HongXiao,Ph.D.91www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：射束阻擋器吸收離子束的能量

離子束檢測器射束電流、射束能量和射束形狀量測水冷式的金屬平板用來帶走所產(chǎn)生的熱量，並阻擋x光輻射HongXiao,Ph.D.92www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：終端分析儀法拉第電荷檢測器用來校正射束電流、能量和形狀HongXiao,Ph.D.93www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子阻擋器示意圖離子束磁鐵晶圓冷卻平板石墨俯視圖法拉第電流偵測器HongXiao,Ph.D.94www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植製程CMOS應(yīng)用CMOS離子佈植的要求佈植製程評估HongXiao,Ph.D.95www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htmCMOS離子佈植規(guī)範佈植步驟0.35mm,64Mb0.25mm,256Mb0.18mm,1GbN型井區(qū)

井區(qū)P/600/2

1013P/400/2

1013P/300/1

1013抗接面擊穿P/100/5

1013As/100/5

1012As/50/2

1012臨界電壓B/10/7

1012B/5/3

1012B/2/4

1012多晶矽佈植P/30/2

1015B/20/2

1015B/20/3

1015多晶矽擴散阻隔--N2/20/3

1015低摻雜汲極(LDD)B/7/5

1013B/5/1

1014B/2/8

1013Halo(45

佈植)--As/30/5

1013源極/汲極

接觸B/10/2

1015B/7/2

1015B/6/2

1015P型井區(qū)

井區(qū)B/225/3

1013B/200/1

1013B/175/1

1013抗接面擊穿B/30/2

1013B/50/5

1012B/45/5

1012臨界電壓B/10/7

1012B/5/3

1012B/2/4

1012多晶矽佈植P/30/5

1015P/20/2

1015As/40/3

1015多晶矽擴散阻隔--N2/20/3

1015低摻雜汲極(LDD)P/20/5

1013P/12/5

1013P/5/3

1013Halo(45

佈植)B/30/3

1012B/20/3

1012B/7/2

1013源極/汲極

接觸As/30/3

1015As/20/3

1015As/15/3

1015HongXiao,Ph.D.96www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm高能量(到

MeV),低劑量(1013/cm2)P型磊晶層P型晶圓光阻N型井區(qū)P+佈植製程：井區(qū)佈植HongXiao,Ph.D.97www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm光阻B+P型磊晶層P型晶圓N型井區(qū)P刑井區(qū)STIUSG低能量,低劑量臨界電壓(VT)調(diào)整的佈植說明N通道VT調(diào)整P通道VT調(diào)整HongXiao,Ph.D.98www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm光阻P+P型磊晶層P型晶圓N型井區(qū)P型井區(qū)STIUSG低能量(10keV),低劑量(1013/cm2)離子佈植：低摻雜汲極(LDD)佈植HongXiao,Ph.D.99www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm低能量(20keV),高劑量t(>1015/cm2)P型磊晶層P型晶圓N型井區(qū)P型井區(qū)光阻P+STIUSGn+n+離子佈植：源極/汲極佈植HongXiao,Ph.D.100www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植製程離子佈植 能量

劑量井區(qū) 高低源極/汲極

低高臨界電壓調(diào)整 低低低摻雜汲極 低低HongXiao,Ph.D.101www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm製程爭點晶圓帶電粒子污染物元素污染製程評估HongXiao,Ph.D.102www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm晶圓帶電導(dǎo)致匣極氧化層的崩潰二氧化矽的介電質(zhì)強度:~10MV/cm100?匣極氧化層的崩潰電壓是10V匣極氧化層:30到35?,對0.18mm的元件需要較好的電荷中性化HongXiao,Ph.D.103www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm晶圓帶電監(jiān)測天線式電容器帶電的測試結(jié)構(gòu)多晶矽襯墊區(qū)的面積和薄氧化層區(qū)域的面積比稱為天線比例(antennaratio)可以高到100,000：1天線比例越大，越容易使匣極氧化層崩潰HongXiao,Ph.D.104www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm天線比例多晶矽場區(qū)氧化層匣極氧化層矽基片俯視圖測試圖HongXiao,Ph.D.105www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm粒子污染物大型粒子會阻擋注離子束，特別是在低能量離子佈植製程

臨界電壓調(diào)整,低摻雜汲極和源極/汲極離子佈植造成不完整的離子接面佈植.對良率是很大的傷害HongXiao,Ph.D.106www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm粒子污染物的效應(yīng)部分佈植的接面粒子離子束光阻屏蔽氧化層光阻中的摻雜物HongXiao,Ph.D.107www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm元素污染想要的摻雜物和其他元素共同佈植造成例如：94Mo++

和11BF2+,

相同的質(zhì)荷比(m/q=49)質(zhì)譜儀無法將兩這分開94Mo++

造成重金屬污染離子源佈能使用含有鉬的標準不鏽鋼其他的材料例如石墨與鉭則通常會被使用HongXiao,Ph.D.108www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm製程評估四點探針熱波法光學(xué)量測系統(tǒng)(OMS)HongXiao,Ph.D.109www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm四點探針熱退火之後開始執(zhí)行測量薄片電阻薄片電阻是摻雜物和接面深度的函數(shù)經(jīng)常用來做為摻雜製程的監(jiān)測HongXiao,Ph.D.110www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htmS1S2S3P1P2P3P4VI摻雜區(qū)域基片典型的四點探針,S1=S2=S3=1mm,假如電流應(yīng)用在P1

和P4,Rs=4.53V/I假如電流應(yīng)用在P1

和P3,Rs=5.75V/I四點探針測量HongXiao,Ph.D.111www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm熱波系統(tǒng)氬幫浦在晶圓表面上產(chǎn)生熱脈衝He-Ne

探針雷射會在同一地點量測由幫浦雷射所造成的直流反射係數(shù)(R)和反射係數(shù)的調(diào)制量(modulation)兩者的比例DR/R稱為熱波(TW)訊號熱波訊號和晶體的損傷有關(guān)晶體損傷是佈植劑量的函數(shù)HongXiao,Ph.D.112www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm熱波系統(tǒng)DRRtI熱波訊號偵測器幫浦雷射探測雷射tIDR/R:熱波訊號(TW)晶圓HongXiao,Ph.D.113www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm熱波系統(tǒng)在佈植製程之後立即執(zhí)行四點探針需要先退火非破壞性量測，可以測量產(chǎn)品晶圓四點探針只能用在測試晶圓缺點：低劑量時低敏感度缺點：

熱波訊號對時間的漂移現(xiàn)象需要在佈植完成後盡快的執(zhí)行缺乏較高的量測準確性雷射加熱鬆弛造成晶格的損傷HongXiao,Ph.D.114www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm光學(xué)量測系統(tǒng)(OMS)塗佈了共聚物(copolymer)的透明晶圓來進行，聚合物中包含對能量敏感的染料在離子佈植之後，高能量的離子與染料分子碰撞並將其擊碎使的共聚物變的更透明離子的劑量越高，透明度也越高量測離子佈植前後的光子計數(shù)改變量帶有特定離子種類的劑量便可以被測出了HongXiao,Ph.D.115www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm較低的光子計數(shù)較高的光子計數(shù)佈植前佈植後光感測器石英鹵素?zé)艄?00nm濾波器光學(xué)量測系統(tǒng)(OMS)HongXiao,Ph.D.116www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：安全性半導(dǎo)體工業(yè)裡最具傷害性的製程工具化學(xué)危險源電磁危險源機械危險源HongXiao,Ph.D.117www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：化學(xué)安全大部分摻雜的材料具高度毒性、易燃性和爆炸性.具毒性與爆炸性:AsH3,PH3,B2H6腐蝕性:BF3具毒性:P,B,As,Sb一般常識：先離開現(xiàn)場，讓受過訓(xùn)練的人入內(nèi)調(diào)查.HongXiao,Ph.D.118www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：電磁安全高壓:從

設(shè)施電壓208V到加速電極的50kV.接地放電,和夥伴一起工作!貼上告示板並上鎖磁場:封裝機器,等.HongXiao,Ph.D.119www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：輻射安全高能離子引起強X光輻射正常完全的屏蔽保護HongXiao,Ph.D.120www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：負產(chǎn)品的腐蝕性BF3

做為摻雜氣體氟和氫反應(yīng)生成HF任何物品在束線都可以夾帶HF當(dāng)以濕式清洗這些零件時，必須佩帶雙重手套HongXiao,Ph.D.121www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm離子佈植：機械安全移動的零件、門、閥和機械手臂旋轉(zhuǎn)輪或圓盤熱表面……HongXiao,Ph.D.122www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm技術(shù)的趨勢超淺型接面(USJ)矽覆蓋絕緣層結(jié)構(gòu)(SOI)電漿浸泡離子佈植(PIII)HongXiao,Ph.D.123www2.austin.cc.tx.us/HongXiao/Book.htm超淺型接面(USJ)USJ(xj

0.05mm)針對

次微米(0.1mm)元