自20世紀(jì)60年代開始發(fā)展起來的離子注人技術(shù)(Ion Inlectlc,n Technique)是微電子I藝中定域、 PA837C04定量摻雜的一種重要方法,其目的是改變半導(dǎo)體的載流子濃度和導(dǎo)電類型,以達(dá)到改變材料電學(xué)性質(zhì)的目的。本章就離子注入原理、雜質(zhì)分布及離子注人設(shè)備等方面進(jìn)行介紹。

   第一臺商用離子注人機(jī)于1973年面世,在40多年的時間里已被集成電路丁藝廣泛采用,成為超大規(guī)模集成電路的標(biāo)準(zhǔn)摻雜工藝。由于采用了離子注人技術(shù),推動了集成電路的發(fā)展,在集成電路制造中的隔離工序中防止寄生溝道用的溝道截斷、調(diào)整閾值電壓用的溝道摻雜、CM(B阱的形成及源漏區(qū)域的形成等主要I序都采用離子注入法進(jìn)行摻雜,特別是淺結(jié)制作主要用離子注入技術(shù)來實(shí)現(xiàn),從而使集成電路的生產(chǎn)進(jìn)入超大規(guī)模直至甚大規(guī)模時代。

   離子注入技術(shù)的主要特點(diǎn)可歸納為以下幾點(diǎn)。

   ①注人的離子是通過質(zhì)量分析器選取出來的,被選取的離子純度高,能量單一,從而保證了摻雜純度不受雜質(zhì)源純度的影響。另外,注人過程是在清潔、干燥的真空條件下進(jìn)行的,各種污染降到最低水平。

   ②可以精確控制注人到硅中的摻雜原子數(shù)日.注人劑量在10n~10171ons/cm2的較寬范圍內(nèi),同一平面內(nèi)的雜質(zhì)均勻性和重復(fù)性可精確控制在±1%內(nèi)。相比之下,在高濃度擴(kuò)散時,同一平內(nèi)的雜質(zhì)均勻性最好也只能控制在5%~10%水平,而低濃度擴(kuò)散時,均勻性更差。同一平面上的電學(xué)性質(zhì)與摻雜均勻性有著密切的關(guān)系,離子注人技術(shù)的這一優(yōu)點(diǎn)在甚大規(guī)模集成電路制造中尤其重要。

   ③離子注人時,襯底一般保持在室溫或低于400℃,因此,像二氧化硅、氮化硅、鋁和光刻膠等都可以用來作為選擇摻雜的掩膜,給予自對準(zhǔn)掩蔽技術(shù)更大的靈活性,這是熱擴(kuò)散方法根本做不到的,因?yàn)闊釘U(kuò)散方法的掩膜必須是能耐高溫的材料。