离子注入技术中的掺杂浓度和深度控制
时间：2023-06-06 15:00:48
导读：离子注入技术是一种向衬底中引入可控数量的杂质，以改变其电学性能的方法。离子注入能够重复控制杂质的浓度和深度。在离子注入技术中，掺杂浓度和深度控制是非常......
离子注入技术是一种向衬底中引入可控数量的杂质，以改变其电学性能的方法。离子注入能够重复控制杂质的浓度和深度。在离子注入技术中，掺杂浓度和深度控制是非常重要的。离子注入过程中，离子的轨迹和投影射程是两个重要的参数。离子注入设备的复杂性也是一个缺点。离子注入会在靶中产生大量晶格缺陷，因此需要进行退火处理。离子注入带来的负面影响主要是由于离子碰撞而导致的半导体晶格断裂或者损伤，所以必须在后续的流程中进行退火处理，来消除这种损伤。
离子注入技术中，投影离子射程是一个重要的参数，可以表明某一种掺杂物结深所需的离子能量，也能决定离子注入过程中所需的注入阻挡层厚度。投影离子射程通常都有一个分布区域，具有较高能量的离子束可以穿透到衬底较深的位置，所以有较长的投影离子射程。因为较小的离子有较小的碰撞截面，所以较小的离子可以进入衬底和遮蔽层材料较深的位置。离子注入过程中，离子的能量越高，就越能深入衬底。然而，即使具有相同的注入能量，所有离子也无法在衬底内刚好停留在相同的深度，因为每个离子与不同的原子产生撞击。
离子注入技术的优点包括：
1、均匀性和重复性好
2、横向扩展小，有利于提高集成电路的集成度、提高器件和集成电路的工作频率
3、可以用电的方法来控制离子束，因而易于实现自动控制，同时也易于实现无掩模的聚焦离子束技术
4、扩大了杂质的选择范围
5、离子注入中通过质量分析器选出单一的杂质离子，保证了掺杂的纯度
离子注入技术的缺点包括：
1、高能杂质离子轰击硅原子将对晶体结构产生损伤
2、离子注入设备的复杂性
3、离子注入将在靶中产生大量晶格缺陷，且注入的杂质大部分停留在间隙位置处，因此需要进行退火处理
由离子注入引起的大量空位和间隙原子等点缺陷，以及空位与其他杂质结合而形成的复合缺陷等，称为注入损伤。注入损伤与注入离子的剂量、能量、质量、靶材料和靶温等有关。注入损伤会使载流子迁移率下降，少子寿命降低，PN结的反向漏电流增大。当许多损伤区连在一起时就会形成连续的非晶层。
