等离子体浸没离子注入技术与设备研究

基于传统束线离子注入在制造器件源漏超浅结时面临的挑战,介绍了一种新的超浅结的制造方法——等离子体浸没离子注入技术,总结了该技术在制造超浅结时的优点,阐述了放电方式、线圈结构、偏压电源等系统核心部件的设计,自行设计并搭建了等离子体浸没离子注入系统。采用ESPion高级朗缪尔探针测试和计算流体力学模拟方法对比研究了等离子体的特性,结果显示,在一定功率范围内等离子体密度随放电功率增加类似线性地增加;采用二次离子质谱仪对B和P的注入样片进行深度剖析,给出了偏压为-500V时B和P的注入深度分布曲线,表明注入时间既影响注入剂量,又影响峰值的位置和注入深度。

衬底预非晶化对低能硼注入硅形成浅结的影响

本文研究了不同剂量,不同能量硅自注入预非晶化对低能硼注入硅形成浅结的影响。对于10keV硼注入情形,只要含硼表面层是充分预非晶化的,都可得到结深为0.15μm左右的浅结。

100nm超浅结制作工艺研究

在对深亚微米技术的探索中,通过实践,得到了100 nm以下N型高掺杂浓度超浅结的工艺流程。介绍了采用低能量离子注入技术结合快速热退火技术制作超浅结的方法,并对需要考虑的沟道效应及瞬态增强扩散效应进行了机理分析。

甚大规模集成电路制造中的离子注入技术

本文总结了离子注入技术用于今后甚大规模集成电路(ULSI)时的部分研究结果,并讨论了在ULSI应用中离子注入技术可能遇到的实际问题及解决措施。就目前而言,已有的离子注入技术(包括离子注入设备系统)尚不能满足甚亚微米器件和电路制造的需要。今后的主要任务除了开发与离子注入技术相配套的其它半导体工艺设备和技术之外,必须要探索和研究具有更强加工能力(可加工φ75mm到φ200mm硅片)、性能更可靠(均匀性、重复性小于1％)、参数指标范围更宽(注入角度全方位可调且精确可控、束流可大于200毫安、注入能量从几百eV到几百keV)的新一代离子注入系统。

离子注入浅结制备技术

根据近年来的文献资料总结报道几种离子注入浅结制备技术，即：大角度偏转注入、分子离子注入、双离子注入，通过介质掩膜注入，注入固体源驱入扩散再分布、等离子体浸没离子注入（ＰＩＩＩ）和反冲离子注入等。

等离子体浸没注入超低能注入掺杂研究

基于感应耦合等离子体(ICP)技术设计了一套用于在硅基片上制作形成超浅结的等离子体浸没注入(PIII)系统。该ICP PIII系统工作腔室为圆柱形,采用射频功率源,注入偏压源为一脉冲直流电压源,系统与Langmiur探针相连。探针诊断结果表明,该系统的等离子体离子密度达到1017m-3,离子密度径向均匀性达到3.53%。硼和磷的超低能注入试验的二次离子质谱测试结果表明:掺杂离子注入深度在10nm左右,最浅的注入深度为8.6nm(在注入离子密度为1018cm-3时);注入离子剂量达到了1015cm-2以上;掺杂离子浓度峰值在表面以下;注入陡峭度达到了2.5nm/decade。

蒙特卡罗模拟Si^＋注入Si3N4／GaAs的射程分布和损伤分布

用蒙特卡罗方法模拟Ｓｉ＋注入Ｓｉ３Ｎ４／ＧａＡｓ的力学运动，以考察沉积在ＧａＡｓ材料表面的无定形Ｓｉ３Ｎ４阻挡层对Ｓｉ＋射程分布的影响．模拟计算和实验结果都表明，Ｓｉ３Ｎ４阻挡层能够有效地削减Ｓｉ＋在ＧａＡｓ衬底中的射程，避免沟道效应，得到浅结。但是阻挡层中也有相当数量的Ｓｉ、Ｎ原子由于与入射的Ｓｉ＋相互碰撞反冲进入ＧａＡｓ衬底。

辉光放电电子束瞬态退火研究

辉光放电电子束已成功用于半导体浅结掺杂和离子注入后的退火处理。本文介绍了用自制的辉光放电电子束机分别对硅中注硼、注砷的损伤进行退火的研究,并与热退火和白光退火结果进行了比较。

浅结工艺研究及其在0.5μmCMOS集成电路中的应用

采用低能量的砷离子注入和可抑制沟道效应的硅表面预先无定形技术,分别得到了0.13μm N^+/P结和0.17μm P^+/N结,并应用于0.5μm CMOS集成电路的制造。

100nm P型超浅结制作工艺研究

介绍了一种P型超浅结的制作工艺。该工艺通过F离子注入和快速热退火技术相结合,获得了比较先进的100nm以内的P型超浅结;重点研究了影响超浅结形成的沟道效应和瞬态增强扩散效应;详细介绍了制作过程中对沟道效应和瞬态增强扩散效应的抑制。

BF_2^+注入束的沾污和对结深的影响

注入系统中剩余气体分子与B_2^+离子的碰撞,造成了不同能量的BF^+,F^+、B^+离子束对BF_2^+注入束的沾污。注入样品的SIMS分析结果和理论计算都证明,这种沾污使BF_2^+注入的结深明显增加,不利于浅结的制备。用静电束过滤器可部分消除这些沾污束,在先加速后分析的注入机中,也未观察到BF_2^+束的沾污。此外,提高系统真空度会明显降低沾污峰的强度。

离子注入在铝/硅接触之间的应用

为了改善铝/硅之间非均匀性的溶解和浅结的电性能,在n型衬底上制作浅的P^+-n结,淀积Al后将B^+ 离子注入到Al-Si界面进行混合。420℃的温度中热处理10分钟。实验结果表明,注入样品结的漏电比非注入样品的漏电有明显的改善。

用白光退火研究VLSI浅结工艺

研究了砷注入硅和砷通过SiO_2层注入硅的快速退火特性。给出了制备0.1—0.6μm的PN结最佳条件。用透射电子显微镜(TEM)观察了晶格损伤退火恢复过程,以及高密度缺陷演变过程,发现增加退火时间和靶加热注入均可大大降低注入层剩余缺陷密度。还研究了增强扩散效应,结果发现,随注入束流密度的增加,增强扩散系数明显增大。给出了As扩散系数与注入条件和退火条件的关系。进一步研究了注入及退火条件对PN结漏电流的影响。确定了如何将PN结建立在离子注入损伤区之外的条件。

高速双极器件制造中的离子注入技术

本文讨论了高速双极器件制造中的离子注入技术。重点讨论在双极器件制造工艺中的离子注入掺杂技术,离子注入形成浅结技术,以及离子注入层的退火技术。根据这些要求,对离子注入设备应具有的技术性能作了一些预测。