Ioonide implanteerimisprotsessi parameetrid

Räni vahvli valmistamisel mängib ioonide jaotus seadme jõudluses otsustavat rolli, mis on omakorda seotud ioonide implanteerimisprotsessi peamiste parameetritega. Ioonide implantatsioonitehnoloogia peamised parameetrid hõlmavad selliseid tegureid nagu iooniallika tüüp, süstimisdoos, süsteenergia, süstenurk ja räni vahvli pöörlemine.

Ioonide implanteerimisprotsessi parameetrid
1) implanteerimisdoos
Legeeritud ioonide üldist kontsentratsiooni mõjutab peamiselt süstitud annus. Annus määratakse kiirguse tiheduse (st ioonide arvu pindala kohta) ja implantatsiooniajaga ning selle konkreetne vahemik on tihedalt seotud ioonide implanteerimisseadme toimimisega. Üldiselt on keskmise tala/suure energia süstimismasina annus vahemik 1011 ~ 1014cm -2. Kõrge talapihusti on vahemikus 1014 ~ 1016cm -2 ja annuse arvutamise teoreetiline valem on:

0040-09094 kamber 200mm
kus n tähistab ioonide implantatsiooni annust (ühik: cm -19 c). T on süstimisaeg, i on süstitud voolu kogus; A on süstimispiirkond, n on laengute arv ja E on ühikulaeng. On oluline märkida, et ioonide implantatsiooni annust mõõdetakse tala tiheduse järgi (st ioonide arv ühiku kohta), samas Tegeliku kontsentratsioonianalüüsis, näiteks sekundaarse ioonmassi spektromeetria (SIMS), ekspresseeritakse see puistekontsentratsioonis (st ioonide arv mahuühiku kohta). Seetõttu tuleks nende kahe meetodi kasutamisel pöörata tähelepanu arvutusühikute erinevusele.

Implantatsioonienergia
Ioonide implanteerimise ajal, mis on otseselt seotud ioonide liikumiskiirusega, on ioonide implanteerimise sügavuse määramisel võtmetegur. Integreeritud vooluahela tootmisel on ioonide implantatsiooni energiavahemik tavaliselt vahemikus 0. 1 KeV ja 1000 KeV.

Ioonide implanteerimise sügavus ei ole seotud ainult süsteenergiaga, vaid ka süstimisdoosiga. Nagu on näidatud alloleval joonisel, on näidatud SB ioonide sügavusjaotus erinevate energiasüstide korral, mis saadakse SIMS -i analüüsil. Võib täheldada, et süsteenergia suurenedes suureneb ka ioonide implantatsiooni sügavus, kuid vastavalt maksimaalne kontsentratsioon väheneb.

SB -ioonide sügavuse jaotuskõverad erinevate energiasüstide korral (SIME analüüs)

Alloleval joonisel on kujutatud süstimise sügavuse kõveraid amorfses räni süstimiseenergia funktsioonina. Graafikust on selge, et süstimise sügavuse ja süstimise energia vahel on proportsionaalne seos. Lisaks on sama implantatsioonienergiaga erinevate ioonide puhul, mida suurem on iooni suhteline aatommass, seda väiksem on implantatsiooni sügavuse projitseeritud vahemik (RP).

B, p kõverad süstimise sügavusena amorfses räni kui süstimise energia funktsioon
3) implanteerimisnurk
Ioonide implanteerimise nurga parameetrid hõlmavad kallutamist ja keerdumist, nagu on näidatud alloleval joonisel. Kaldumisnurk mõjutab märkimisväärselt ioonide implantatsiooni sügavust, samas kui keerdnurka tuleb vastavalt konkreetse toote struktuuri orientatsioonile kohandada.

Ioonide implanteerimise kalle ja keerdunurgad

Tegelikus vahvliprotsessis eksisteerivad räni kristallid üksikkristallidena, millel on konkreetne kristallstruktuur. Seetõttu näitab võre projektsioon erinevatest kristallisuundadest vaadates suurt erinevust. Nagu on näidatud alloleval joonisel, kui seda vaadata<110 >, moodustub suur hulk suurte mõõtmetega kanaleid. Kui te sellest nurga alt kõrvale kaldute, suureneb kanalite arv, kuid suurus väheneb märkimisväärselt. Kui ioone süstitakse<110 > direction, some of the ions advance along these channels with minimal hindrance to the nuclei and electrons, resulting in a deeper than expected injection, resulting in a so-called channel effect.

0020-33806 ülemine kamber dps + polü

Juhiste vaatamine
Kanali efekti mõjul on ioonide implantatsiooni sügavuses ja kontsentratsioonis teine ​​tipp, nagu on näidatud alloleval joonisel, muutes implantatsiooni sügavuse raskesti kontrollimiseks. Kanali efekti vältimiseks võetakse kasutusele kaks peamist meetodit: üks on räni kristalli põhitelje suunda reguleerimine nii, et see kalduks sisse sissepritsesuunast, see tähendab, et kohandada kaldenurka (tavaliselt vahemikus 3 kraadi ja 7 kraad), et räni kristall tunduda amorfne. Vaatledes simsi sügavuse jaotuskõveraid selliste legeeritud ioonide nagu Sb, B ja P erinevate kaldenurkade korral (nt 5 kraadi, 30 kraadi, 60 kraadi ja 80 kraadi) võib leida, et koos suurenemisega Kaldus, süstimissügavus väheneb, tippväärtus on pinnale lähemal ja maksimaalne kontsentratsioon väheneb. Teine eesmärk on katta räni kristalli pind amorfse dielektrilise kilega, näiteks ränidioksiid ja räni nitriid või pinna amorfiseerimine (näiteks GE või Si plasma implanteerimine).Kanali mõju kontsentratsiooni jaotusele paiknemine 110 KEV energia süstimisel
4) vahvli pöördumine

Kui räni vahvlitel viiakse läbi ioonide implanteerimine, on pinnal sageli teatav struktuurimuster, mis põhjustab piirkonna osade süstimisprotsessi ajal ummistumist, mille tulemuseks on niinimetatud varjuefekt. Räni vahvli pinna süstimise ühtluse parandamiseks on sageli vaja räni vahvlit pöörata. Näiteks mõnes ioonide implanteerimisprotsessis pööratakse vahvlit neli korda 90 kraadi juures veerandi kogu annusest, et varjutamise mõju kõrvaldada (vt allpool toodud joonis, märkus: punktiirjoon on varjutatud ala).

Ioonide kalduvuse süstimise struktuur blokeerimine
5) iooniallika valikDopinguelemente on mitut tüüpi, sealhulgas boor (B), fosfor (P), arseen (AS), indium (in), hapnik (O), vesinik (H), fluori (F) ja germaanium (GE). Sõltuvalt toote rakendusvajadustest tuleb leotada erinevad elemendid. Boori jaoks on tavaliselt kasutatavad iooniallikad boori trifluoriid (bf₃) või boraan (b₂h₆), mida kasutatakse p-tüüpi dopinguks, näiteks p-tüüpi püüniste moodustumiseks, p-tüüpi seadmete lävepinge reguleerimine, korrigeerimine P-tüüpi seadmete doping ja allika kanalisatsioon. Boori aatomite madala massi ja vajaliku implantatsioonienergia suhteliselt vähese koguse tõttu valitakse tavaliselt implanteerimiseks bf₃⁺ ioonid.

Fosforit kasutatakse sageli iooniallikana fosfiini (pH₃) või tahke punase fosfori jaoks N-tüüpi dopingu jaoks, näiteks N-tüüpi lõksude moodustumine, N-tüüpi seadmete lävipinge reguleerimine, N- doping N- doping tüübiseadmed ja allika kanalisatsiooni moodustumine.
Arseeni saab kasutada iooniallikana, arseeni (tuhka), tahke arseeni või AS₂O-na, mis on N-tüüpi legeeritud nagu fosfor, ja arseeni saab kasutada ka sügavate maetud kihtide süstimiseks. Indium on iooniallikana indiumjodiid (INI), mis on p-legeeritud nagu booron, ja mida kasutatakse sageli kerge dopingu süstimiseks raske ioonina.

Fluorini saab kasutada iooniallikana Si -suspensioonivõtme neutraliseerimiseks SI/SiO₂ liideses, et vähendada liidese olekute tihedust ja vähendada lekkevoolu ja juhusliku elektrilise signaali müra häireid.
Suurte annustega süstida võib germaanium häirida räni võre struktuuri ja moodustada amorfse kihi, mis aitab vähendada kanali efekti. Lisaks aitab see pärast ioonide implanteerimist lõõmutamisel ümber kristalliseerumist ja elektrilist aktiveerimist.
Ioonide implanteerimisprotsessi jälgimine
Ioonide implanteerimisprotsessi parameetrid mõjutavad märkimisväärselt lõpptooteseadme jõudlust, seetõttu on oluline protsessi pidevalt ja tõhusalt jälgida. Siin on mõned peamised seiretüübid:

Termiliste lainete kahjustuste tuvastamise tehnoloogia (vt joonis allpool)
Pärast ioonide implanteerimist kahjustatakse teatud määral räni vahvli kristallvõre. Selle võrekahjustuse ulatuse tuvastamisega saame jälgida ioonide implanteerimisprotsessi stabiilsust. Selleks kuumutatakse vahvli pinda laserkiirega ja seejärel muutub vahvli pinna peegeldus. Kui vahvli pinna spetsiifilist pindala mõõdetakse teise laseriga, muutub peegeldunud signaal peegeldusvõime muutumisega ja seda tuvastatud muutust nimetatakse termilise laine (TW) signaaliks. Termilise laine signaal on tihedalt seotud kristallvõre kahjustuste astmega. See meetod reageerib kiiresti ilma vahvli kahjustusteta, muutes selle ideaalseks ioonide implanteerimisprotsessi stabiilsuse reaalajas jälgimiseks tootmisliinil.

热波操作监控

2) ruudutakistuse mõõtminePärast ioonide implanteerimist peab vahvel läbima kiire termilise lõõmutamise, et stimuleerida dopantide elektroonilist aktiivsust. Lehetakistuse (RS) arvesti kasutab nelja-protsendilist meetodit, kus kahe katsetihvti vahel kantakse elektrivook ja vahvli ruuttakistuse väärtuse arvutamiseks mõõdetakse kahe teise katsetipi vahelist pinget. RS väärtus on ioonide implanterites tavaliselt kasutatav seireindeks, mis on seotud süstimisdoosi ja nurgaga. Üldiselt, seda suurem on annus, seda väiksem on Rs väärtus. RS -i mõõtmistulemusi mõjutab ka kiire termilise lõõmutamise stabiilsus. Kuigi see meetod pole nii sirgjooneline kui termilise laine kahjustuste tuvastamine, on selle tulemused täpsemad ja seetõttu kasutatakse neid laialdaselt tootmisliinide seireks.

Sekundaarne ioonide massispektromeetriaPommitades vahvli pinda raske ioontalaga ja kogudes erinevatel aegadel pritsitud sekundaarsete ioonide massispektrid, saame mõõta legeeritud elementide tüüpi, kontsentratsiooni ja sügavust. See on praegu kõige täpsem ioonide implanteerimise jälgimismeetod. Kuid SIMS-i analüüs ei võimalda kogu vahvli põhjalikku analüüsi, nõuab analüüsi SIMS-i analüüsiseadmete abil spetsiaalses laboris ja nõuab vahvli hävitamist proovide võtmiseks, seega pole realiseerunud mõõtmine võimalik ja tagasiside aeg pole võimalik ja tagasiside aeg pole võimalik ja tagasiside aeg pole võimalik. on suhteliselt pikk.

4) Pinnaosakeste jälgimistehnoloogiaIoonide implanteerimisprotsesside jaoks on pinnaosakeste peamine oht see, et need blokeerivad legeeritud sissepritsetsooni, mille tulemuseks on mittetäielikud dopingustruktuurid, mis omakorda võib mõjutada toote saaki. Seetõttu peame pinnaosakeste jälgimiseks kasutama selliseid meetodeid nagu elektronmikroskoopia.