离子注入最初是为了改变半导体的导电类型和导电能力而发展起来的技术,随着技RF6028TR13术的发展,它的应用也越来越广泛,尤其在集成电路中的应用发展最快。由于离子注入技术具有很好的可控性和重复性,这样设计者就可以根据电路或器件参数的要求,设计出理想的杂质分布,并用离子注人技术实现这种分布。本节就离子注人技术在实际生产中的几种典型应用,如浅结的形成、阈值电压的调整、SoI技术中的应用等加以介绍,以对离子注入技术有一较为全面的认识,并加以灵活应用。

   浅结的形成

   随着集成电路的快速发展,对芯片加工技术提出更多的特殊要求,其中MOS器件特征尺寸进入纳米时代对超浅结的要求就是一个明显的挑战。半导体器件的尺寸不断缩小,要求源极、漏极以及源极前延和漏极前延(source/Dr缸n Extell“on)相应地变浅。例如,对于栅长0,18um的CMOS器件,它的结深为54±18nm;而对于栅长0.1um的器件,其结深为30±10nm。在要求超浅结的同时,其掺杂层还必须有低串联电阻和低泄漏电流。

   由此可见,现代掺杂工艺的最大挑战是超浅结的形成。随着芯片特征尺寸的缩小,结深要求越来越浅,要求离子注人的能量也越来越低,而掺杂浓度越来越高。通过降低注人离子能量形成浅结的方法一直受到重视。许多离子注入机的厂家努力制造注人离子能量可达几个keV的设备。但是,在低能情况下,沟道效应变得非常明显,甚至可使深度增加一倍。同时,在低能注人时,离子束的稳定性又是一个严重的问题,尤其是需要大束流注人的源/漏区和发射区,问题更为严重。产生这个问题的原因是由于带电离子的相互排斥,通常也称为空间电荷效应。这是由于能量低,飞行时间长,导致离子束的发散。可采用宽束流,也就是降低束流的密度来解决这个问题。另外,也可通过缩短路径长度来降低空间电荷效应的影响。但是用硼形成浅的p^结仍然存在困难,由于硼的质量较轻,投影射程较深,虽然可以通过采用分子注入法解决,如用BF2作为注入物质,进入靶内的分子在碰撞过程中分解,释放出原子硼。但在这种方法中,因氟的电活性以及形成缺陷群,硼的扩散系数高以及硼被偏转进人主晶轴方向的概率大等问题,囚此目前很少采用这种方法形成浅p^结。