離子注入就是將純凈的具有一定能量的帶電離子均勻地注入硅片的特定位置(這個(gè)特定位置一般由光阻或其他掩膜層來定義)的過程 。利用離子注入方法在半導(dǎo)體中攙雜是貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克利1954年的發(fā)明 。通過離子注入構(gòu)成攙雜(N型或P型硅襯底中摻入P型雜質(zhì) 硼、銦 , 或者摻入N型雜質(zhì)磷、砷等),是制作半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ) 。
【10.2 離子注入】經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)理論和實(shí)踐的研究發(fā)展,離子注入技術(shù)和裝備在半導(dǎo)體及超大范圍集成電路制造業(yè)界已經(jīng)非常成熟 。但是隨著CMOS器件的關(guān)鍵尺寸縮小到45nm以下,輕攙雜源漏的PN結(jié)深已經(jīng)小于20nm,而且對深度散布的輪廓要求愈來愈陡,這就要求注入離子的能量要足夠低 。如果以硼為標(biāo)準(zhǔn)換算,在45nm節(jié)點(diǎn) , PMOS輕攙雜源漏的離子注入能量要在1000eV乃至是幾百個(gè)eV以下 。

文章插圖
如此低的能量 , 用傳統(tǒng)的三氟化硼作為離子源根本沒法調(diào)出穩(wěn)定的束流來滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求 , 在這類情況下 , 半導(dǎo)體業(yè)界已經(jīng)開始用大份子團(tuán)諸如碳硼烷(,,,C2B10H12,B10H14,B20H28,B18H22 )等取代傳統(tǒng)的 BF2+ 、 B+ 進(jìn)行離子注入 。
另外一方面,為了得到低阻值的超淺結(jié),源漏極(SD)及源漏擴(kuò)大結(jié)構(gòu)(SDE)離子注入的能量在降低,而劑量卻基本保持不變乃至有所增加,同時(shí)在注入離子活化方面,也引入了毫秒級的高溫退火工藝 。這使得器件對離子注入的缺點(diǎn)控制很敏感,比如說離子注入引發(fā)的硅表面損傷和射程端缺點(diǎn)將大大增加源漏端的漏電流,在后續(xù)的鎳硅化物構(gòu)成過程當(dāng)中可能構(gòu)成管道缺點(diǎn) 。近年來,離子注入缺點(diǎn)控制的研究和應(yīng)用也愈來愈深入和成熟,比如說低溫離子注入和為了降低離子活化過程當(dāng)中瞬時(shí)增強(qiáng)分散而額外的共同離子注入(如C、F、 N) 。下面就對這幾種比較新的離子注入工藝作簡單介紹 。
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