離子注入技術(shù)(Implant)姓名：張賀學(xué)號：1081120115離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!2基本原理和基本結(jié)構(gòu)1綜述3技術(shù)指標(biāo)4應(yīng)用及結(jié)論離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!1綜述

最早應(yīng)用于原子物理和核物理研究提出于1950’s1970’s中期引入半導(dǎo)體制造領(lǐng)域離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!

離子束加工方式可分為

1、掩模方式（投影方式）2、聚焦方式（FIB,FocusIonBeam）掩模方式需要大面積平行離子束源，故一般采用等離子體型離子源，其典型的有效源尺寸為100m，亮度為10~100A/cm2.sr。聚焦方式則需要高亮度小束斑離子源，當(dāng)液態(tài)金屬離子源（LMIS

,LiquidMetalIonSource

）出現(xiàn)后才得以順利發(fā)展。LMIS的典型有效源尺寸為5~500

nm，亮度為106~107A/cm2.sr

。離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!聚焦系統(tǒng)：用來將加速后的離子聚集成直徑為數(shù)毫米的離子束。偏轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)：用來實現(xiàn)離子束x、y

方向的一定面積內(nèi)進(jìn)行掃描。工作室：放置樣品的地方，其位置可調(diào)?；窘Y(jié)構(gòu)：離子注入系統(tǒng)（傳統(tǒng)）離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!離子注入系統(tǒng)實物圖離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!

LMIS的類型、結(jié)構(gòu)和發(fā)射機(jī)理液態(tài)金屬鎢針針尖的曲率半徑為ro

=1~5

m，改變E2

可以調(diào)節(jié)針尖與引出極之間的電場，使液態(tài)金屬在針尖處形成一個圓錐，此圓錐頂?shù)那拾霃絻H有10nm

的數(shù)量級，這就是LMIS能產(chǎn)生小束斑離子束的關(guān)鍵。離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!注入離子分布(高斯型)RP：投影射程，射程的平均值離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!一個離子引起的晶格損傷輕離子重離子離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!離子注入擴(kuò)散1低溫，光刻膠掩膜室溫或低于400℃高溫，硬掩膜900－1200℃2各向異性各向同性3可以獨(dú)立控制結(jié)深和濃度不能獨(dú)立控制結(jié)深和濃度離子注入與擴(kuò)散的比較一言以蔽之：可控性好

離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!半導(dǎo)體摻雜工藝：大規(guī)模集成電路固體材料表面改性：抗腐蝕、硬度、耐磨、潤滑光波導(dǎo):光纖傳感器太陽能電池3離子注入的應(yīng)用離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!GSD/200E2離子注入機(jī)技術(shù)指標(biāo)1.離子束能量80KeV形式：2-80KeV（也可選90KeV）160KeV形式：5–160KeV(也可選180KeV)2.80KeV注入機(jī)的最大束流離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!離子注入機(jī)設(shè)備與發(fā)展離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!未來電子技術(shù)發(fā)展水平的瓶頸；未來高精工藝的發(fā)展方向；未來尖端技術(shù)如航空航天、軍事等領(lǐng)域所必須的基礎(chǔ)。4總結(jié)離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!2基本原理和基本結(jié)構(gòu)基本原理：離子注入（Implant）是一種對半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜的方法。將雜質(zhì)電離成離子并聚焦成離子束，在電場中加速而獲得極高的動能后，注入到硅中（稱為“靶”）而實現(xiàn)摻雜。注：離子束（IonBeam）用途E<10KeV

，刻蝕、鍍膜E=10~50KeV，曝光E>50KeV，注入摻雜離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!基本結(jié)構(gòu)：離子注入系統(tǒng)（傳統(tǒng)）離子源：用于離化雜質(zhì)的容器。常用的雜質(zhì)源氣體有BF3、AsH3和PH3等。質(zhì)量分析器：不同離子具有不同的電荷質(zhì)量比，因而在分析器磁場中偏轉(zhuǎn)的角度不同，由此可分離出所需的雜質(zhì)離子，且離子束很純。加速器：為高壓靜電場，用來對離子束加速。該加速能量是決定離子注入深度的一個重要參量（離子能量為100keV量級)。中性束偏移器：利用偏移電極和偏移角度分離中性原子。離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!離子注入系統(tǒng)示意圖離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!2.1離子源作用：產(chǎn)生所需種類的離子并將其引出形成離子束。分類：等離子體型離子源、液態(tài)金屬離子源（LMIS,LiquidMetalIonSource

）。離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!2.2

注入離子濃度分布離子注入過程：入射離子與半導(dǎo)體（靶）的原子核和電子不斷發(fā)生碰撞，其方向改變，能量減少，經(jīng)過一段曲折路徑的運(yùn)動后，因動能耗盡而停止在某處。離子濃度呈高斯分布。離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!2.3退火工藝注入離子會引起晶格損傷（一個高能離子可以引起數(shù)千個晶格原子位移）。離子注入后需要將注入離子激活。離子注入后必須進(jìn)行退火處理，目的是消除注入損傷和激活雜質(zhì)。在半導(dǎo)體制造行業(yè)通常采用快速熱退火(RTA，RapidThermalAnnealing

)。離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!退火前后的比較退火前退火后離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!離子注入的缺點(diǎn)1、離子注入將在靶中產(chǎn)生大量晶格缺陷；2、離子注入難以獲得很深的結(jié)（一般在1um以內(nèi)，例如對于100keV離子的平均射程的典型值約為0.1um

）；3、離子注入的生產(chǎn)效率比擴(kuò)散工藝低；4、離子注入系統(tǒng)復(fù)雜昂貴。離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!離子注入機(jī)設(shè)備與發(fā)展中束流μA350DNV6200A大束流mANV10-80NV10-160NV10-160SDNV10-180離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!3.160KeV注入機(jī)的最大束流GSD/200E2離子注入機(jī)技術(shù)指標(biāo)離子注入技術(shù)Impla共26頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!離子注入機(jī)設(shè)備與發(fā)展目前最大的幾家IMP設(shè)備廠商是VARIAN（瓦里安）,AXCELIS,AIBT（漢辰科技）,而全球最大的設(shè)備廠商AMAT（應(yīng)用材料）基本