文档介绍：离子注入工程培训教材ion implantation
培训对象
时间地点
什么是离子注入?
将某种元素的原子经离化变成带电的离子
在强电场中加速,获得较高的动能后,
射入材料表层(靶)
以改变这种材料表层的物理或化学性质
离子注入的优点
各种杂质浓度分布与注入浓度可通过控制掺杂剂量(1011-1016cm-2)和能量(10-200KeV)来达到
横向分布非常均匀如1%左右,扩散5%左右
表面浓度不受固溶度限制,可做到浅结低浓度或深结高浓度
注入元素可以非常纯,杂质单一性
可用多种材料作掩膜(如金属、光刻胶、介质.),可防止沾污,自由度大。
低温过程(因此可以用光刻胶作为掩膜),避免了高温过程引起的热扩散。(室温)
离子注入的局限性
会产生缺陷,甚至非晶层,必须经高温退火加以改进
产量较小
设备复杂
有不安全因素(如高压、有毒气体等)
离子注入系统
离子注入机是很复杂的设备,可以说是集成电路制造业中最复杂的设备之一。
离子注入设备可以根据它能提供的束流和能量的大小,可分为大束流与中束流注入机,高(百万电子伏特)中(介与五千与二十五万电子伏特之间)低(低与五千电子伏特)能量注入机。一般来说在高和低能量范围内,离子束流的大
接上面的内容
小属于中(小于2号安培)低(小与500微安培)的注入机,尽管离子注入机的种类很多,但其基本框架和结构是相似的,下面我们就来看一下我们的注入机,我以中束流的NH-20S(201/202)为例,讲一下注入机的基本结构。
离子注入机(NH-20S)结构图
从离子源引出的离子经过加速管加速电位的加速使离子获得很高的能量,而后进入磁分析器使离子纯化,分析后的离子可再加速以提高离子的能量,再经过两维偏转扫描器使离子束均匀的注入到材料表面,用电荷积分仪可精确的测量注入离子的数量,调节注入离子的能量可精确的控制离子的注入深度。
离子注入系统的组成
离子源(Ion Source)
源磁场(magent)
磁分析器(ic analyzer)
加速管(Accelerator)
聚焦和扫描系统(Focus and Scan system)
靶室和后台处理系统(Target Assembly)
第一部分离子源(ion source)
一说起离子源,我们就会注意到一个“源”字,万物基于一个“源”字,离子注入机也一样。现在的集成电路制造中,为了操作方便, 一般采用气体源,如 BF3, BCl3, PH3, ASH3等如用固体或液体做源材料,一般先加热,得到它们的蒸汽,再导入放电区。现在我们用的都是气体源,方便省事。最常用的有BF3, PH3, ASH3 还有Ar(氩气),氩气有
其特殊的性质,刻蚀作用,帮助我们清洗设备,稳定束流。离子源(Ion Source) 灯丝(filament)发出的自由电子在电磁场作用下,获得足够的能量后撞击分子或原子,使它们电离成离子,再经吸极吸出,由初聚焦系统聚成离子束,射向磁分析器。阳离子生成处是在等离子环境中,使气体分子离子化。
离子源的电场由ARC电压和ARC电流提供。