MOS晶體管制造工藝的離子注入的工作原理解析

離子注入

離子注入是改變摻雜濃度的主要工藝。這個工藝是用離子注入機(jī)向整個“靶”片均勻注入精確數(shù)量的欲摻入的雜質(zhì)離子，例如砷(As)、磷(P)、和硼(B)。這些離子首先在靜電場中加速，使它們獲得足夠的能量(10到300keV)進(jìn)入靶內(nèi)。MOS晶體管制造工藝的離子注入。這些離子從未用足夠厚的“掩蔽膜”來掩蔽的那些需摻雜的地方進(jìn)入硅靶片內(nèi)，如圖10.3a所示。掩蔽膜可以是光刻膠、SiO₂、Si₃N₄、多晶硅、或上述材料的組合。靶片內(nèi)注入離子的典型分布如圖10.3b信注入層峰值位置和擴(kuò)展的程度決定于離子能量、離子質(zhì)量和靶片的材料，對典型應(yīng)用來說，它們在0.05μm和0.05μm范圍內(nèi)變化。MOS晶體管制造工藝的離子注入。單位面積注入的離子總數(shù)，或“離子劑量”，示于圖10.3c，可以精確地控制，一般在10²到10⁸離子／μm²之間，決定于使用要求。

在現(xiàn)代IC工藝中，摻雜方法幾乎全部使用離子注入，在MOS工藝中主要用于：

1、形成源區(qū)和漏區(qū)。

2、調(diào)節(jié)閾值電壓。

3、在CMOS工藝中，襯底上需要制作晶體管的區(qū)域形成合適的摻雜類型和摻雜水平。

4、減少穿通效應(yīng)。

雜質(zhì)原子可以直接注入硅內(nèi)，也可以穿過有意形成的薄膜，通常為熱生長SiO₂,注入硅內(nèi)。

雜質(zhì)原子的離子注入經(jīng)常伴隨有硅的晶格損傷，這一損傷是由于每一個注入的離子要與晶格原子發(fā)生多次碰撞造成的，直到它停止為止。MOS晶體管制造工藝的離子注入。將硅片放在高溫下可使離子注入損傷“退火”(即恢復(fù))并使摻雜原子“激活”(即摻雜原子替位到能被電離的晶格位置上)。這一退火工藝是必不可少的，并且其特點是可與繼離子注入后的其他一些熱處理結(jié)合起來

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