離子注入就是將純凈的具有一定能量的帶電離子均勻地注入硅片的特定位置(這個特定位置一般由光阻或其他掩膜層來定義)的過程 。利用離子注入方法在半導體中攙雜是貝爾實驗室的肖克利1954年的發(fā)明 。通過離子注入構成攙雜(N型或P型硅襯底中摻入P型雜質 硼、銦 , 或者摻入N型雜質磷、砷等),是制作半導體器件的基礎 。
【10.2 離子注入】經過半個多世紀理論和實踐的研究發(fā)展,離子注入技術和裝備在半導體及超大范圍集成電路制造業(yè)界已經非常成熟 。但是隨著CMOS器件的關鍵尺寸縮小到45nm以下,輕攙雜源漏的PN結深已經小于20nm,而且對深度散布的輪廓要求愈來愈陡,這就要求注入離子的能量要足夠低 。如果以硼為標準換算,在45nm節(jié)點 , PMOS輕攙雜源漏的離子注入能量要在1000eV乃至是幾百個eV以下 。

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如此低的能量 , 用傳統的三氟化硼作為離子源根本沒法調出穩(wěn)定的束流來滿足工業(yè)生產的要求 , 在這類情況下 , 半導體業(yè)界已經開始用大份子團諸如碳硼烷(,,,C2B10H12,B10H14,B20H28,B18H22 )等取代傳統的 BF2+ 、 B+ 進行離子注入 。
另外一方面,為了得到低阻值的超淺結,源漏極(SD)及源漏擴大結構(SDE)離子注入的能量在降低,而劑量卻基本保持不變乃至有所增加,同時在注入離子活化方面,也引入了毫秒級的高溫退火工藝 。這使得器件對離子注入的缺點控制很敏感,比如說離子注入引發(fā)的硅表面損傷和射程端缺點將大大增加源漏端的漏電流,在后續(xù)的鎳硅化物構成過程當中可能構成管道缺點 。近年來,離子注入缺點控制的研究和應用也愈來愈深入和成熟,比如說低溫離子注入和為了降低離子活化過程當中瞬時增強分散而額外的共同離子注入(如C、F、 N) 。下面就對這幾種比較新的離子注入工藝作簡單介紹 。
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