晶片温度对离子注入T艺的影响很大,业界也早有研究,只是最近几年又被丁艺界重新提起,并已经或正在用于先进的45/40,32/28nm甚至更低节点的/{I产和I艺研发。各家机台产商,如维利安(Varian)公司、 OP07CP亚舍立(A怼clis)公司等也都提出r各白的解决方案。离 子注人机本身并没有多少改变,只是额外用一舍冷却器通过冷却液或液氮的循环,来实现对晶圆温度的控制,可以让离子注人过程中,硅片温度保持在0℃以下,甚至到-100℃或更低。低温离子注人对制程工艺的改善主要表现在可以生产更厚的非晶层(见图10.6Ⅱ),更平整的非晶/单晶界面,更少的射程端缺陷(end。f mnge defect)以及在随后退火过程中可以使注人离子达到较高的活化和相对较少的扩散。这是因为在低温下,原子晶格处于较低的能量状态,在被注人离子破坏后,相对比较难恢复单品态,因此非晶化的速度比较快,形成的非晶层也比较厚,并且在此过程中产生的间隙(原子)也比较容易停留在非品态层中,可以得到比较低的射程端缺陷。图1O./Ⅱ就是一个比较明显的例子,同样的B¤注人能量和剂量,不管用点状还是用带状的离子束流,或是同样用点状离子束注人不同温度条件的硅片上,最后得到的硼元素随深度的轮廓分布是相同的,而氟元素的深度分布却相差很大,特别是深度在25nm左右的氟的第二个尖峰位置。注人时温度控制在室温的硅片所对应的氟的第二个尖峰浓度要低很多,这是因为氟容易被射程端缺陷所捕获,较低温度的注人条件(硅片温度)和较高的注人速率(dose rate)都可以得到比较厚的非晶态层和较低的射程端缺陷。 正是因为有上述的优点,低温离子注人在真正半导体器件的制作中才会表现出比较好的电学性能(见图10.8「△),如较低的漏电流、较少的镍硅金属硅化物管道缺陷(pipingdcfect)等。