离子注入+最详细的公开课获奖课件赛课一等奖课件.ppt

文档介绍：该【离子注入+最详细的公开课获奖课件赛课一等奖课件 】是由【非学无以广才】上传分享，文档一共【131】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【离子注入+最详细的公开课获奖课件赛课一等奖课件 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。第 5 章 离子注入
离子注入是另一种对半导体进行掺杂的措施。将杂质电离成离子并聚焦成离子束，在电场中加速而获得极高的动能后，注入到硅中（称为 “靶” ）而实现掺杂。
离子束的性质
离子束是一种带电原子或带电分子的束状流，能被电场或磁场偏转，能在电场中被加速而获得很高的动能。
离子束的用途
掺杂、曝光、刻蚀、镀膜、退火、净化、改性、打孔、切割等。不一样的用途需要不一样的离子能量 E ，
E < 10 KeV ，刻蚀、镀膜
E = 10 ~ 50 KeV ，曝光
E > 50 KeV ，注入掺杂
离子束加工方式
1、掩模方式（投影方式）
2、聚焦方式（扫描方式，或聚焦离子束 (FIB) 方式）
掩模方式是对整个硅片进行均匀的地毯式注入，同步象扩散工艺同样使用掩蔽膜来对选择性区域进行掺杂。扩散工艺的掩蔽膜只能是 SiO2 膜 ，而离子注入的掩蔽膜可以是 SiO2 膜 ，也可以是光刻胶等其他薄膜。
掩模方式用于掺杂与刻蚀时的长处是生产效率高，设备相对简单，控制容易，因此应用比较早，工艺比较成熟。缺陷是 需要制作掩蔽膜。
a) 低掺杂浓度与浅结
Mask
Mask
Silicon substrate
xj
Low energy
Low dose
Fast scan speed
Beam scan
Dopant ions
Ion implanter
b) 高掺杂浓度与深结
Beam scan
High energy
High dose
Slow scan speed
Mask
Mask
Silicon substrate
xj
Ion implanter
离子注入
聚焦方式的长处是不需掩模，图形形成灵活。缺陷是 生产效率低，设备复杂，控制复杂。聚焦方式的关键技术是
1、高亮度、小束斑、长寿命、高稳定的离子源；
2、将离子束聚焦成亚微米数量级细束并使之偏转扫描的离子光学系统。
离子注入系统
离子源：用于离化杂质的容器。常用的杂质源气体有 BF3、 AsH3 和 PH3 等。
　　质量分析器：不一样的离子具有不一样的质量与电荷，因而在质量分析器磁场中偏转的角度不一样，由此可分离出所需的杂质离子，且离子束很纯。
加速器：为高压静电场，用来对离子束加速。该加速能量是决定离子注入深度的一种重要参量。
　　中性束偏移器：运用偏移电极和偏移角度分离中性原子。
　　聚焦系统：将离子汇集成直径为数毫米的离子束。
　　偏转扫描系统：使离子束沿 x、y 方向扫描。
　　工作室（靶室）：放置样品的地方，其位置可调。
Ion source
Analyzing magnet
Acceleration column
Ion beam
Plasma
Process chamber
Extraction assembly
Scanning disk
一、离子源
作用：产生所需种类的离子并将其引出形成离子束。
分类：等离子体型离子源、液态金属离子源（LMIS）。
掩模方式需要大面积平行离子束源，故一般采用等离子体型离子源，其经典的有效源尺寸为 100 m ，亮度为 10 ~ 100 A/。
聚焦方式则需要高亮度小束斑离子源，当液态金属离子源（LMIS）出现后才得以顺利发展。LMIS 的经典有效源尺寸为 5 ~ 500 nm，亮度为 106 ~ 107 A/ 。
1、等离子体型源
这里的 等离子体 是指部分电离的气体。虽然等离子体中的电离成分也许不到万分之一，其密度、压力、温度等物理量仍与一般气体相似，正、负电荷数相等，宏观上仍为电中性，但其电学特性却发生了很大变化，成为一种电导率很高的流体。
产生等离子体的措施有热电离、光电离和电场加速电离。大规模集成技术中使用的等离子体型离子源，重要是由电场加速方式产生的，如直流放电式、射频放电式等。
离子源
Gas
放电腔
磁铁
吸极
灯丝