自20世紀60年代開始發展起來的離子注人技術(Ion Inlectlc,n Technique)是微電子I藝中定域、 PA837C04定量摻雜的一種重要方法,其目的是改變半導體的載流子濃度和導電類型,以達到改變材料電學性質的目的。本章就離子注入原理、雜質分布及離子注人設備等方面進行介紹。

   第一臺商用離子注人機于1973年面世,在40多年的時間里已被集成電路丁藝廣泛采用,成為超大規模集成電路的標準摻雜工藝。由于采用了離子注人技術,推動了集成電路的發展,在集成電路制造中的隔離工序中防止寄生溝道用的溝道截斷、調整閾值電壓用的溝道摻雜、CM(B阱的形成及源漏區域的形成等主要I序都采用離子注入法進行摻雜,特別是淺結制作主要用離子注入技術來實現,從而使集成電路的生產進入超大規模直至甚大規模時代。

   離子注入技術的主要特點可歸納為以下幾點。

   ①注人的離子是通過質量分析器選取出來的,被選取的離子純度高,能量單一,從而保證了摻雜純度不受雜質源純度的影響。另外,注人過程是在清潔、干燥的真空條件下進行的,各種污染降到最低水平。

   ②可以精確控制注人到硅中的摻雜原子數日.注人劑量在10n~10171ons/cm2的較寬范圍內,同一平面內的雜質均勻性和重復性可精確控制在±1%內。相比之下,在高濃度擴散時,同一平內的雜質均勻性最好也只能控制在5%~10%水平,而低濃度擴散時,均勻性更差。同一平面上的電學性質與摻雜均勻性有著密切的關系,離子注人技術的這一優點在甚大規模集成電路制造中尤其重要。

   ③離子注人時,襯底一般保持在室溫或低于400℃,因此,像二氧化硅、氮化硅、鋁和光刻膠等都可以用來作為選擇摻雜的掩膜,給予自對準掩蔽技術更大的靈活性,這是熱擴散方法根本做不到的,因為熱擴散方法的掩膜必須是能耐高溫的材料。