自20世纪60年代开始发展起来的离子注人技术(Ion Inlectlc,n Technique)是微电子I艺中定域、 PA837C04定量掺杂的一种重要方法,其目的是改变半导体的载流子浓度和导电类型,以达到改变材料电学性质的目的。本章就离子注入原理、杂质分布及离子注人设备等方面进行介绍。

   第一台商用离子注人机于1973年面世,在40多年的时间里已被集成电路丁艺广泛采用,成为超大规模集成电路的标准掺杂工艺。由于采用了离子注人技术,推动了集成电路的发展,在集成电路制造中的隔离工序中防止寄生沟道用的沟道截断、调整阈值电压用的沟道掺杂、CM(B阱的形成及源漏区域的形成等主要I序都采用离子注入法进行掺杂,特别是浅结制作主要用离子注入技术来实现,从而使集成电路的生产进入超大规模直至甚大规模时代。

   离子注入技术的主要特点可归纳为以下几点。

   ①注人的离子是通过质量分析器选取出来的,被选取的离子纯度高,能量单一,从而保证了掺杂纯度不受杂质源纯度的影响。另外,注人过程是在清洁、干燥的真空条件下进行的,各种污染降到最低水平。

   ②可以精确控制注人到硅中的掺杂原子数日.注人剂量在10n~10171ons/cm2的较宽范围内,同一平面内的杂质均匀性和重复性可精确控制在±1%内。相比之下,在高浓度扩散时,同一平内的杂质均匀性最好也只能控制在5%~10%水平,而低浓度扩散时,均匀性更差。同一平面上的电学性质与掺杂均匀性有着密切的关系,离子注人技术的这一优点在甚大规模集成电路制造中尤其重要。

   ③离子注人时,衬底一般保持在室温或低于400℃,因此,像二氧化硅、氮化硅、铝和光刻胶等都可以用来作为选择掺杂的掩膜,给予自对准掩蔽技术更大的灵活性,这是热扩散方法根本做不到的,因为热扩散方法的掩膜必须是能耐高温的材料。