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通过引入专门的掺杂物(掺杂)，采用离子注入(ion plantation)或热扩散(termal difusion)工艺，在晶圆表面形成结。用热扩散,掺杂材料被引入晶圆顶层暴露的表面，典型地是通过在顶层二氧化硅的孔洞。通过加热，它们被散布到晶圆的体内。散布的量和深度由一套规则控制。这些规则源自一套化学规则，无论何时晶圆被加热到一个阈值温度，这套规则将控制掺杂剂在晶圆中的任何运动。在离子注入中,顾名思义掺杂剂材料被射入晶圆的表面，进来的大部分掺杂剂原子静止于表面层以下。此外，扩散规则也控制注入的原子运动。对于掺杂，离子注人已经取代了较老的热扩散工艺。并且离子注人还在当今的小型和多种结构器件方面起作用。因此，本章以讨论半导体的结开始，进而到扩散技术和规则，以描述离子注人工艺结尾。

气体扩散、液体扩散

二、扩散工艺的步骤

在半导体晶圆中应用固态热扩散工艺(solid-statethermaldifusion)形成结需要两步第一步称为淀积( deposition),将掺杂剂引人晶圆表面；第二步称为推进氧化(drive-in-oxidation)，将掺杂剂推进(散布)到期望的深度。两步都是在水平式或垂直式炉管中进行的。

第一步：淀积

淀积(也称为 predeposition,dep或predep)在炉管中进行,晶圆位于炉管的恒温区中。掺杂源位于杂质源箱中，它们的蒸气以所需的浓度被送到炉管中。使用的掺杂剂有液态源、气态源和固态源。

在炉管中，杂质原子扩散到裸露的晶圆中。在晶圆内部,掺杂原子以两种不同的机制运动:空位模式和间隙模式。在空位模式中[见下图(a)，掺杂原子通过占据晶格空位来运动，称为填空杂质(vacaney)。第二种模式[见下图(b)]依赖于杂质的间隙运动。在这种模式中，掺杂原子在晶格间(即间隙位置)运动。

扩散模式(a)空位模式;(b)间隙模式

淀积工艺受几个因素控制或约束。一个因素是特定杂质的扩散率(dimusivity)。扩散率计量的是杂质在特定晶圆材料中的运动速率。扩散率越高，杂质在晶圆中的穿越越快。扩散率随温度的上升而变大。

另外一个因素是杂质在晶圆材料中的最大固溶度(maximumsolid solubility)。最大固溶度是特定杂质在晶圆中所能达到的最高浓度。相似的例子是咖啡中糖的最大溶解度。咖啡只能溶解一定量的糖，而后便会在杯底凝结为固态糖。最大固溶度随温度的升高而升高在半导体淀积步骤中,将杂质浓度故意设置得比晶圆材料中的最大固溶度更高。这种情形下，确保晶圆可接受最大掺杂量。进人品圆表面的杂质数量仅仅与温度有关，淀积在所谓的固溶度允许条件下进行。硅中不同杂质的固溶度如下图所示。

品圆中不同层面杂质原子浓度是影响二极管和晶体管性能的重要因素。下图显示了淀积后杂质浓度随深度变化的关系曲线。曲线的形状是特定的，这就是数学中所称的误差函数(error funeton)。影响器件性能的一个重要参数就是晶圆表面的杂质浓度。这被称为表面浓度(surace concentration),是误差函数曲线与纵轴相交处的值。另外一个淀积参数就是扩散到晶圆内部的全部杂质原子数量。这个数量随淀积的时间而增加。计算上，原子的数量(Q)由误差函数曲线下方的面积所代表。

三种不同淀积时间的典型淀积杂质分布(误差函数)

淀积依赖于待掺杂物质蒸气原子在炉管中的浓度。蒸气产生于炉管设备上的杂质源箱内的杂质源,由携带气体带入炉管中。杂质源为液态、固态或气态。多种元素有超过一种形态的杂质源可以使用。

液态源由一惰性携带气体从长颈石英瓶(起泡器)被计量导人淀积炉管气态掺杂剂穿过一个支管通过压力罐被计量导入淀积炉管。

液态杂质源

 多种气态源

通用的另一种固态源是平面源“晶圆”。它们是与晶圆一样大小的一个块。硼块是含硼和氮的化合物(BN)，也有可用做砷和磷掺杂的杂质块。

杂质块堆放于淀积舟上，每两片器件晶圆放一片杂质块。这种排列方式被称为近邻固态源(solid neighbor source)。在炉管中,杂质从杂质块中扩散出，通过很短的距离到达并扩散到晶圆表面内部。

第三种固态源是直接旋转涂敷在品圆表面的。源是粉末状氧化物(同远程源相同)与溶剂的混合物。留在品圆表面的就是一层掺杂的氧化物。淀积炉管的热使杂质从氧化物中扩散到晶圆内部。

第二步：推进氧化

扩散工艺的第二个主要部分就是推进氧化步骤。它的不同称谓有推进(drive-in)、扩散(diusion)、再氧化(reoxidation)或reox。这一步的目的是双重的:在晶圆的杂质再分布和在暴露的硅表面再生长新的氧化层。

• 杂质在晶圆中向更深处的再分布。在淀积过程中，高浓度但很浅的杂质薄层扩散进晶圆表面推进过程没有杂质源。就像喷雾瓶按下喷嘴后喷出的物质会不断地扩散到整个房间一样，仅是热推动杂质原子向晶圆的更深度和更广度护散。在此步中，淀积所引人的原子数量(Q)恒定不变。表面的浓度降低，原子形成新的形状分布。推进步骤后的分布在数学上用高斯分布来描述(见下图)结深的增加。通常，推进氧化工艺的温度高于淀积步骤。

推进氧化。(a)晶圆的截面图:(b)晶圆内部的杂质浓度

• 推进氧化的第二个目的就是暴露的硅表面的氧化。炉管中的氛围是氧气或水蒸气，杂质向晶圆推进的同时进行氧化。

一些扩散步骤后，会对工程电路芯片上的测试结构进行电测试以获得结的参数。

三、离子注入简介

MOS晶体管的发展产生了两个新的要求:低掺杂浓度控制和超浅结。高效MOS晶体管要求栅区的掺杂浓度小于10¹⁵原子/cm²。然而,扩散工艺很难实现这一级别上的一致性。为了实现高封装密度而按比例缩小的晶体管，也需要源漏区的浅的结深。结深已经不断地减小，预计在2016年达到亚10nm的结。

第4个问题由掺杂区的物理或数学特性引出。杂质原子的大部分靠近晶圆表面。这使得大部分电流会在杂质主要分布的表面区附近流动。遗憾的是，这个区域(晶圆内和表面)与沾污干扰或电流退化区相同。先进器件所需的，在晶圆表面具有特定杂质梯度的特殊阱区无法由扩散技术来实现。这些阱区使高性能晶体管得以实现离子注入克服了扩散的限制，同时也提供了额外的优势。讽刺的是,虽然离子注入工艺是现代掺杂工艺，但该技术却有一个很长的历史。在20世纪四、五十年代根据物理学家罗伯特·范·格拉夫(Robent VanGra)在麻省理工学院(MIT)和普林斯顿(Princeton)早期的工作，制造出了离子注入机。1954年威廉·肖克利(William Shockely)(是的,那个Shockely)提出一项关于半导体制造中使用离子注入机的专利。

离子注入过程中没有侧向扩散，工艺在接近室温下进行，杂质原子被置于晶圆表面的下面，同时使得宽范围浓度的掺杂成为可能。有了离子注入，可以对晶圆内掺杂的位置和数量进行更好的控制。另外，光刻胶和薄金属层与通常的二氧化硅层一样可以作为掺杂的掩膜基于这些优点，先进电路的主要掺杂步骤都采用由离子注入完成就不足为奇了。

离子注入的概念

离子注入。(a)品圆内注人离子的分布;(b)离子注人机的方框图

四、离子注入系统

一台离子注人机是多个极为复杂精密的子系统，每个子系统对离子起特定的作用。用于先进科研和/或大规模生产的离子注入机有不同的设计。所有机器都包含下面所描述的子系统。

• 自动的多品种掺杂剂
• 晶圆片内、晶圆片间和批与批注入的均匀性
• 污染小
• 满足可生产性等级

1）离子注入源

离子注入工艺采用与扩散工艺相同的杂质元素。在扩散工艺中，杂质源于液态、气态或固态材料。对离子注入而言，只采用气态与固态源材料。

由于便于使用与控制，离子注入偏向于使用气态源。最常用的气体是砷烷(AsH₃)、磷烷(PH₃)和三氟化硼(BF₃)。离子注入的一个优势是可选的材料范围更广。可以注入硅(SiF₂)和锗(GeF₄)。砷元素和磷元素是采用固体源进行注入的。气瓶通过质量流量计连接到离子源子系统，它提供了比正常流量计更准确的气体流量控制。

2） 离化反应室

“离子注入"这个名字就暗示了离子是该工艺的一部分。回顾一下,离子就是带正电荷或负电荷的原子或分子。被注人的离子是掺杂物原子离化产生的。离化过程发生在通有源蒸气的离化反应腔中。该反应腔保持约10^-3托的低压(真空)。反应腔内部灯丝加热到其表面可以发射电子的温度。带负电的电子被反应腔中的阳极所吸引。电子从灯丝运动到阳极的过程中与杂质源分子碰撞，产生大量该分子所含元素形成的正离子。BF₃源离化的结果如图所示。另一种离化方法采用冷阴极技术产生电子，阴极和阳极间加高压电场，以自维持工艺产生电子。

BF3源的离子种类

3）质谱分析或离子选择

上图列出的是单个硼离子。这是晶圆表面所需的原子。氟化硼离化过程中产生的其他种类的离子是晶圆所不需要的。必须从一组正离子中选出硼离子。这个过程称为分析(analyzing)、质谱分析(mass analyzing)、选择(selection)或离于分离(ion separation)。

选择是在质谱分析仪中完成的。这个子系统最初是在曼哈顿项目(Manhattan Project)中为原子弹首先开发的。分析仪产生磁场，不同种类的离子以15~40keV(千电子伏特)的能量离开离化子系统。换言之，它们以相对很快的速度运动。

分析磁铁

在磁场中，每一种带正电的离子都会被以特定的半径沿形扭转。偏转弧形的半径由该种离子的质量、速度和磁场强度来决定。分析仪的末端是一个只能让一种离子通过的狭缝。场强度被调整为与硼离子能通过狭缝的要求所匹配的值。这样，只有硼离子通过分析子系统。

在有些系统中，离子被加速后还会进行分析。如果注入所需种类为分子，并且在加速过程中可能分裂，则加速后必须进行分析以确保束流没有污染。

在某些情况下，在分析器中分离元素家族包含一些更接近于期望的注入元素的质量成分，称其为质量干扰(massinterference)。它们无法在分析磁铁中解决和在注人束流中结束。另外,可能存在期望元素的原子,它们有不同的能量,但有相同的磁特性。这些原子也可以在注入東流中和晶圆中结束。

4） 加速管

离开分析部分后，硼离子运动到加速管中。其目的是将离子加速到足够高的速度，获取足够高的动量以穿透晶圆表面。动量(momentum)定义为原子质量与其速度的乘积。这个部分保持在高真空(低压)以便将进入東流的沾污降到最低。为此，常使用涡轮真空泵(见第13章)。

利用正负电荷互相吸引的特性可以获取所需的速度。加速管为直线型设计，沿轴向有环形的电极。每个电极都带有负电。电荷量沿加速管方向增加。当带正电的离子进入加速管后，立刻会沿着加速管的方向加速。电压的确定基于离子的质量，以及离子注入机晶圆端所需的动量。电压越高，动量越高，速度越快,离子人射越深。低能离子注入机的电压范围为5~10keV，高能离子注入机为0.2~2.5MeV(百万电子伏特)。

离子注入机分为如下类别:中等束流和高束流设备，高能量与氧离子注入机。离开加速管的正离子流实际上就是电流。束流高低水平可转化为每分钟注入的离子数量。束流越高，人射原子就越多。被注人的原子量称为剂量(dase)。中等束流的机器可以产生0.5~1.7mA范围的束流，能量范围为30-200keV。高束流机器能产生能量高达200kev”且東流强度达10mA的束流。高能量离子注人机在CMOS掺杂中应用，包括倒掺杂的阱、沟道停止和深埋层。

5）晶圆电荷积累

高束流离子注入的一个问题是晶圆表面所带电荷(晶圆带电)大到无法接受的程度。高强度束流携带大量正电荷，使晶圆表面充电。正电荷从品圆表面、晶圆体内和束流中吸引中和电子。高电压充电可以使表面绝缘层退化和破坏。晶圆带电是MOS介质层的特有问题。用于中和或降低充电的方法:专门设计用于提供电子的电子枪(oodgun)，用等离子桥的办法提供低能电子，同时通过磁场控制电子路径。

下图显示了用于生产层次的离子注入机的束流与能量的关系。高能离子注入机将离子加速到10keV到3,0MeV能量，束流最高可达1.0mA。氧离子注入机用做SOI应用中的氧离子注入。

离子注入机传统的分类是基于应用的。然面，更先进的离子注入机不能简单地划分，一些系统具有比传统类型含义更广的工艺窗口的能力。

 离子注入机

成功的离子注入依赖于只注人所需的原子。单一掺杂要求系统维持在低压下(优于10^-6托)。风险在于任何残留在系统中的分子(比如空气)都可能被加速并到达晶圆表面。扩散泵或高真空冷泵被用来降低压力。

6）束流聚焦

离开加速管后，束流由于相同电荷的排斥作用面发散。分离(发散)导致离子密度不均和晶圆掺杂层的不均一。为使离子注入成功，束流必须聚焦。静电或磁透镜用于将离子聚焦为小尺寸束流或平行束流带口。平行离子東是极其重要的，尤其是对晶体管的栅的应用，因为离子束的偏差可能引起不均匀的掺杂剂的剂量，进而影响品体管的性能。

7）束流中和

尽管真空去除了系统中的大部分空气，但是束流附近还是有一些残存的气体分子。离子和剩余气体原子的碰撞导致掺杂离子的中和:

在晶圆内，这些电中性的粒子导致掺杂不均匀，同时由于它们无法被设备探测计数，还会导致品圆掺杂量的计数不准确。抑制中性粒子流的方法是通过静电场板的方法将束流弯曲，中性的束流会继续沿直线运动而远离晶圆(见下图)

离子东流在中性束流中偏移

8）束流扫描

离子東流比晶圆有更小的直径(约为1em)。若要以均匀掺杂覆盖整个晶圆，就要用束流对晶圆扫描。可使用3种方法:束流扫描、机械扫描和快门，可采用任意一种或多种组合。

束流扫描的系统使束流通过多个静电场电极板(见下)。电极板的正负电性可受控改变以吸引或排斥粒子束流。通过两个方向上的电性控制，束流会以光栅扫描方式扫过整片晶园。

静电束流扫描

束流扫描方式主要用于中等束流离子注人机注入单片晶圆。其过程迅速而均匀，缺点是東流需全部离开品圆以实现转向。对于大尺寸晶圆来说，其过程会使注人时间延长30%或更多。高束流机器上的另一个问题是高密度离子导致的放电(所谓空间电荷力)会毁坏静电板宽束流扫过晶圆。在有些系统中，每扫一次，晶圆就旋转90°以确保其均匀性机械扫描解决扫描问题的方式为使束流固定在一个位置，在其前面移动晶圆。

机械扫描主要用在高束流的机器上。优点之一是无须浪费时间扭转束流，同时束流速度恒定。如果品圆与東流问有一个角度，有可能导致注人深度不均匀。但在有些情况下，品圆被定向为与束流有一个角度。束流快门使用电场或机械快门使束流在品圆上接通，离开品圆时断开。多数系统使用束流扫描和机械运动的组合。

9）终端和靶室

实际的离子注入发生在终端的靶室内。它包括扫描系统与装卸片机械装置。对靶室有儿条很严格的要求，品圆必须装载到靶室内和抽真空，晶圆必须逐一放到固定器上，注入结束后，晶圆被取下装人片架盒，从靶室取出。

现在使用的注人晶圆表面的束流方式有批量式和单片式两种设计(见下图)。批量式效率更高，但是对其维护和对准要求更高。对于批量式，晶圆被放置在一个圆盘上，它可以面对東流转动，使其被扫插。多种运动增加了剂量的均匀性。要加工完一组晶圆，由于增加了装片,抽真空、注人和卸片的时间，单片式设计要求更多的时间。为了增加均匀性，也有可能是一个机械装置推动该盘在离子束前左、右运动。多重运动增加了剂量的均匀性。由于增加了装片、抽真空、注入和卸载的时间，单晶片的设计需要更多的时间来处理一组晶圆但单一品圆系统需要倾斜，以避免束流穿过沟道到下面品面，并避免束流被晶圆上已有结构的凸起形貌意蔽。

批量式注人品网表面的束流方式

对于终端抽真空，优选是低温泵。在工艺过程中产生的沾污有来自品圆除气的氨气和来自光刻胶掩蔽层氢气。低温泵(见第13章)是捕获型的，并保持气这一潜在危险冻结在泵中。

机械运动可能比离子注人本身的时问更长。改进包括装卸片镜，使得装载晶圆时无须破坏靶室的真空。一个大的挑战是在如此多的机械运动下保证室内的低微粒数。室内防静电器件的安装是关键。静电机械手(没有机械夹具)是一种选择晶片破碎时的碎片和粉尘会造成污染，需要非常耗时的清洁工作。晶圆表面的污染造成阴影效应，阻碍粒子柬流入射。必须保持生产速度，必须可以快速实现真空以开始注入，同时快速恢复到常压以卸片。靶室可能装有探测器(法拉杯)，以计数注人品圆表面的离子数。这套监测系统使工艺自动化，允许离子柬接触品圆，达到正确的剂量。

高束流注入可能造成品圆升温，这些机器设备通常在品圆固定装置上有冷却机构。这些机器设备还装有泛流电子枪(eleetron doadu)(见下图)，泛流电子枪被设计为使电荷积累最小化，电荷积累会导致吸附沾染物。

10） 离子注入掩膜

离子注入的一个重要优点是多种类型的掩膜都可以有效地阻止离子束流。对于扩散工艺,唯一有效的掩膜是二氧化硅。半导体工艺所用的大多数薄膜都可用来阻止束流，包括光刻胶、二氧化硅、氮化硅、铝及其他金属薄膜。下图比较了阻碍200keV的不同杂质源注入所需的掩膜厚度。

使用光刻胶薄膜而不是刻蚀开的氧化层作为掩膜，提供了与剥离(Iift-off)工艺相同的尺寸控制优势，取消了刻蚀步骤以及它所引人的变化。使用光刻胶还能使生产效率更高。作为二氧化硅的替代物，将晶圆要经过的加热步骤减到最少，从而提高了整体良品率。

阻止束流所需的掩膜厚度

五、离子注入区域的杂质浓度

离子注入后的晶圆表面的离子分布与扩散工艺后的分布不同。扩散工艺中，杂质原子的数量和位置由扩散定律、时间和温度决定。离子注人工艺中，原子数量(剂量)由東流密度(每平方厘米面积上的离子数量)和注入时间来决定。晶圆内部离子的具体位置与离子能量晶圆取向、离子的停止机制有关。前两个是物理因素。入射离子的质量越大和/或能量越高在晶圆中移动就越深。晶圆取向影响到停止位置是由于不同品面上原子密度的不同，而离了是被晶圆原子停住的。

晶圆内部，粒子的减速及停止基于两种机制。正离子由于晶体内部带负电的电子而减速。另外的交互作用是与晶圆原子核的碰撞。所有使停因素都是变化的;离子的能量是有分布的，晶体不是完美的，电的交互反应与碰撞会发生变化。最终的影响是离子停在品圆内一定的区间范围(见下图)。它们集中在一定的深度处称为投影射程(projectedrange)，两侧浓度逐渐降低。额外的注人产生相似的分布图形。不同离子的投影射程如下图所示。在数学上，离子分布的形状是高斯曲线。人射离子与品圆体的结发生在人射离子浓度与体浓度相同的地方。

离子注入后杂质浓度分布剖面图

在硅中各种杂质的投影射程(依据 Blanchard 、Trapp 和 Shepard )

1） 晶体损伤

在离子注入过程中，由于人射离子的碰撞，晶圆晶体结构受到损伤。有3种类型的损伤:晶格损伤、损伤群簇、空位-间隙。晶格损伤发生在人射离子与原物质原子发生碰撞，并取代原物质原子的品格位置时。损伤群发生在被替位的本物质原子继续替代其他本物质原子的位置，产生成簇的被替位的原子时。离子注入产生的常见缺陷是空位-间隙。当原物质原子被人射离子撞击出本来位置，停留在非品格位置时,将产生这种缺陷(见下图)。

空位-间隙损伤机理

像硼这样的轻原子产生很少量的替位原子。像磷和砷这样较重的原子产生大量的替位原子。随着轰击的延续，错位密集区域可能变为无定型(非晶态)结构。除去离子注人造成的结构损伤外，还有电学上的影响。由于注入的离子没有占据晶格位置，所以受损区域没有所需的电特性。

2） 退火和杂质激活

修复晶体损伤和注人杂质的电激活可以通过加热的步骤来实现。退火的温度低于扩散掺杂时的温度以防止横向扩散。通常炉管中的退火在600℃~1000℃之间的氨气中进行离子注人后的退火也用到RTP技术。RTP提供快速表面加热修复损伤，而不使衬底温度达到扩散的程度。且快速热退火可以在数秒钟内完成，而炉管工艺需要15-30分钟。

3） 沟道效应

晶圆的晶体结构在离子注入工艺中会出现一个问题。问题发生在当晶圆的主要晶轴对准离子束流时。离子可以沿沟道深人，达到计算深度的10倍距离处。沟道效应的离子浓度剖面图显示出数量显著的额外杂质。沟道效应可以通过几种技术最小化:表层的无定型阻碍层、晶圆方向的扭特及在晶圆表面形成损伤层。

沟道效应对整体剂量的影响

通常的无定型阻碍层是生长出的一薄层二氧化硅。这一层入射离子的方向是随机的，以便离子以不同角度进人品圆，不会直接沿品体沟道深入。将晶圆取向偏移主要晶面3°~7°，可以起到防止离子进入沟道的效果。使用重离子如硅、锗对晶圆表面的伤注入会在晶圆表面形成不定向层。这种方法增加了昂贵离子注入设备的使用。沟道效应在低能量重离子注入时问题会更突出。

通过无定型氧化层的离子注入

将束流偏离所有晶轴

在晶体表面的预摸伤

六、 离子注入层的评估

对离子注入晶圆的评估基本同扩散层的评估一样。采用四探针测试仪测试该层的方块电阻。扩散电阻技术和电容-电压技术决定剖面浓度、剂量和结深。结深也可以由斜角染色法来决定。

对于注入层，一种称为范德堡(VanDerPauw)结构的特殊结构有时用来替代四探针测试仪。这种结构允许决定方块电阻而没有四探针的接触电阻问题。注人后的晶圆变化可能来自多种因素:束流的均匀度、电压的变化、扫描的变化及机械系统的问题。这些潜在问题有可能导致比扩散工艺更大的方块电阻的变化。为检测和控制整个品圆表面的方块电阻，绘图技术很流行。晶圆表面绘图基于计算机校正邻近与边缘效应后的四探针测试。

四探针表面测试图形(经Pnmelries 许可)

离子注入的特殊测试技术是光学剂量测定。这项技术要求旋转涂有光刻胶的玻璃盘。在放入离子注入机以前，光刻胶膜被剂量检测仪扫描，以测最膜的吸收率。这条信息存储在计算机中。这个晶圆与上面的膜接受了与器件晶圆相同的离子注入。光刻胶吸收一定剂量的离子而变黑。注入后，该膜被再次扫描。计算机将每一点都减去注入前的值，打印出表面的等高线图。等高线的线间距反映了表面掺杂的均匀性。

离子剂量的等高线图

七、 离子注入的应用

离子注入可以成为任何淀积的替代工艺。它有更好的可控性且没有侧向扩散，使它成为高密度、小特征尺寸电路的首选掺杂工艺。CMOS器件中的预淀积应用就是高能离子注人形成深P型阱、倒掺杂阱(ntrogradewell)的首创。

一个特别的挑战是超浅结。这些结在亚125mm范围。当器件不断按比例缩小，结的尺寸也变小了。这反过来导致更低能量的离子注入工艺，以减小表面摄伤和沟道效应。这导致了代替BF₃、而使用纯硼注入，前者含有腐蚀性的氟。所以一些要求都被新一代的离子注入机所满足，它们可提供可以接受的低能量时的高剂量束流。

离子注入的一个主要应用是MOS栅值电压的调整。一个MOS晶体管由三部分组成:源、漏和栅。工作时，源和漏之间加电压。然而,在栅极加电之前，二者之间无电流。当栅极加电压后，表面形成导电沟道，并连通源、漏极。形成初始导电沟道时所需的栅电压成为该器件的阀值电压。该阀值电压对于栅下的晶圆表面杂质浓度非常敏感。离子注入被用于形成栅区所需的杂质浓度。并且，在MOS技术中，离子注人被用来改变场区的杂质浓度。然而在这种应用中，目的是为了设定一定级别的浓度，以防止相邻器件间的电流。在此应用中，注入层是隔离方案的一部分。

在双极技术中，离子注入被用来形成各种晶体管部件。离子注入提供的可自定义的杂质剖面可以提高器件性能。一个特别的应用是砷的埋层。当埋层用扩散形成时，高浓度的砷离子影响下一步表面外延层的质量。通过使用砷离子注入，使高浓度砷成为可能，热退火可以修复损伤，可以进行高质量外延层的淀积。离子注入适合MOS和双极电路中的电阻形成。扩散电阻的均匀性在5%-10%间变化而离子注入电阳的变化仅为1%或更好,下图是一个离子注入杂典型的应用表。

参考文献：

(客服电话4001021226)

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