晶片溫度對離子注入T藝的影響很大,業(yè)界也早有研究,只是最近幾年又被丁藝界重新提起,并已經(jīng)或正在用于先進(jìn)的45/40,32/28nm甚至更低節(jié)點(diǎn)的/{I產(chǎn)和I藝研發(fā)。各家機(jī)臺產(chǎn)商,如維利安(Varian)公司、 OP07CP亞舍立(A懟clis)公司等也都提出r各白的解決方案。離 子注人機(jī)本身并沒有多少改變,只是額外用一舍冷卻器通過冷卻液或液氮的循環(huán),來實(shí)現(xiàn)對晶圓溫度的控制,可以讓離子注人過程中,硅片溫度保持在0℃以下,甚至到-100℃或更低。低溫離子注人對制程工藝的改善主要表現(xiàn)在可以生產(chǎn)更厚的非晶層(見圖10.6Ⅱ),更平整的非晶/單晶界面,更少的射程端缺陷(end。f mnge defect)以及在隨后退火過程中可以使注人離子達(dá)到較高的活化和相對較少的擴(kuò)散。這是因?yàn)樵诘蜏叵?原子晶格處于較低的能量狀態(tài),在被注人離子破壞后,相對比較難恢復(fù)單品態(tài),因此非晶化的速度比較快,形成的非晶層也比較厚,并且在此過程中產(chǎn)生的間隙(原子)也比較容易停留在非品態(tài)層中,可以得到比較低的射程端缺陷。圖1O./Ⅱ就是一個比較明顯的例子,同樣的B¤注人能量和劑量,不管用點(diǎn)狀還是用帶狀的離子束流,或是同樣用點(diǎn)狀離子束注人不同溫度條件的硅片上,最后得到的硼元素隨深度的輪廓分布是相同的,而氟元素的深度分布卻相差很大,特別是深度在25nm左右的氟的第二個尖峰位置。注人時溫度控制在室溫的硅片所對應(yīng)的氟的第二個尖峰濃度要低很多,這是因?yàn)榉菀妆簧涑潭巳毕菟东@,較低溫度的注人條件(硅片溫度)和較高的注人速率(dose rate)都可以得到比較厚的非晶態(tài)層和較低的射程端缺陷。 正是因?yàn)橛猩鲜龅膬?yōu)點(diǎn),低溫離子注人在真正半導(dǎo)體器件的制作中才會表現(xiàn)出比較好的電學(xué)性能(見圖10.8「△),如較低的漏電流、較少的鎳硅金屬硅化物管道缺陷(pipingdcfect)等。