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离子注入均匀性的工艺控.doc

发布:2018-10-07约字共5页下载文档
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离子注入均匀性的工艺控制① 曾庆高   摘 要: 叙述了影响离子注入均匀性的几个主要因素,其中包括束流品质,离子束聚焦与扫描以及束流大小选择等。同时介绍了如何控制这些因素来获取优异的注入均匀性,通过这些控制手段,均匀性可以优于1%,结果令人满意。   关键词: 半导体工艺 离子注入 薄膜技术 均匀性   中图分类号: TN305.3   文献标识码:A   文章编号: 1001-5868(1999)04-0262-03 Technological control for uniformity of ion implantation ZENG Qing-gao (Chongqing Optoelectronics Research Institute,Chongqing 400060,China)   Abstract: In this paper a few primary factors which have influence on implant dose uniformity are described,including the quality of beam current,focusing and scanning of ion-beam,as well as the selection of beam current big or small,etc.And to obtain fine uniformity how to control the factors mentioned above is presented as well.The satisfactory uniformity of δ≤1% is obtained by means of these control methods.   Keywords: semiconductor technology,ion implantation,films technology,uniformity 1 引言   离子注入具有许多共知的优点,一次注入或多次注入成为许多器件设计者首选的掺杂工艺,注入均匀性指标是衡量注入工艺质量的重要参数。离子注入设备由许多工艺控制系统组成,因而影响均匀性的可变因素较多,研究如何保证注入均匀性具有重要的意义。   本文以IM-200M型中能离子注入机为例,重点阐述影响注入均匀性的几个关键因素及其质量控制方法,并给出有关实验结果。 2 束流品质   束流强度的稳定性和束能的稳定性决定了束流品质的好坏,一个稳定的离子束通过平稳 聚焦与扫描在注入时间域里恒定注入衬底,让衬底单位面积获取趋于一致的剂量积分,从而实现注入的均匀性,否则衬底表面会出现积分偏差而影响均匀性。因此,应协调控制一些相关因素,尽量减小离子束的不稳定度来提高注入的均匀性。 2.1 束流稳定性与控制 2.1.1 离子源的工作状态   IM-200M型注入机使用的是热阴极离子源,灯丝电流最高可达150 A,源内温度相当高,由于过热,灯丝阻值会渐渐变大;因灯丝(钽)与灯丝座(铜)的热胀系数不同,紧固螺钉时有松动,接触电阻增加,这些都会损失灯丝电流,使灯丝发射电子的能力减弱,气体电离效率降低,这是弧流不稳定的原因之一。随着离子源工作时间的延长,电离室内壁和引出孔长期遭受等离子体溅射,内壁常有异物淀积;灯丝绝缘子表面有污斑或者金属化;引出孔孔径因离子轰击而渐渐变大,这些原因可能使阳极与阴极间电场畸变,也可能使阳极与灯丝发生瞬时短路,造成弧压不稳,启弧间断。特别是引出孔径的变大,让启弧放电变得相当困难,增加源气流量又会缩短离子源的寿命。这是弧流不稳定的原因之二。   由于离子源外罩要经受25 kV高压,表面不应有尖锐点和凸出部分,以防止尖端放电,否则引出束流会呈现非稳定性。同样的原因,初聚电极表面应确保光滑避免粗糙。此外,离子源进气量(BF3或PH3)应该稳定控制,使源内动态真空度符合正常工作时的要求,源磁场电流应仔细调节,以保证源气达最佳电离状态;冷却系统必须畅通无阻,让高温部分充分冷却。   离子源有效工作时间每隔14~20 h,应彻底清洗一次。用200#~1 200#砂纸、稠布、玻纤刷和真空吸尘器等洁净工具,对离子源部件进行打磨、抛光、擦拭及吸尘处理,检查各电极紧固螺钉是否松动,对那些失去功能的部件进行更换,让离子源恢复其正常的工作状态。经过这样处理后,束流稳定度可保持在10%左右,表1为离子源的典型工作参数。 表1 离子源典型工作参数 Tab.1 Typical operating parameters of ion source离子种类 源气 弧压/A 典型弧流/A 最大弧流/A 源磁电流/A 源真空度/Pa  11B+ BF3 100 1.8
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