离子注入的优缺点及离子注入控制

离子注入的优点

1、可控性好，离子注入能精确控制掺杂的浓度分布和掺杂深度，因而适于制作极低的浓度和很浅的结深；

2、可以获得任意的掺杂浓度分布；

3、注入温度低，一般不超过400°C，退火温度也在650°C 左右，避免了高温过程带来的不利影响，如结的推移、热缺陷、硅片的变形等；

4、结面比较平坦；

5、工艺灵活，可以穿透表面薄膜注入到下面的衬底中，也可以采用多种材料作掩蔽膜，如SiO，、金属膜或光刻胶等

6、均匀性和重复性好；

7、横向扩展小，有利于提高集成电路的集成度、提高器件和集成电路的工作频率；

8、可以用电的方法来控制离子束，因而易于实现自动控制， 同时也易于实现无掩模的聚焦离子束技术；

9、扩大了杂质的选择范围；

10、离子注入中通过 质量分析器选出单一的杂质离子，保证了掺杂的纯度。

离子注入的缺点

1、离子注入将在靶中产生大量晶格缺陷，且注入的杂质大部分停留在间隙位置处，因此需要进行退火处理；.

2、离子注入难以获得很深的结深；

3、离子注入的生产效率比扩散工艺低；

4、离子注入系统复杂昂贵。

注入与扩散的比较

扩散：①高温，硬掩膜900- 1200 °C；②各向同性；③不能独立控制结深和浓度

离子注入：①低温，光刻胶掩膜室温或低于400°C；②各向异性；③可以独立控制结深和浓度

离子注入控制

1.离子束流密度和注入时间控制杂质浓度(注入离子剂量)

2.离子能量控制结深

3.杂质分布各向异性

阻止机制

1.典型离子能量: 5~500keV

2.离子注入衬底，与晶格原子碰撞，逐渐损失其能量，后停止下来

3.两种阻止机制:核碰撞和电子碰撞

两种阻止机制

1.核阻止

①与晶格原子的原子核碰撞

②大角度散射(离子与靶原子质量同数量级)

③可能引起晶格损伤(间隙原子和空位).

2.电子阻止

①与晶格原子的自由电子及束缚电子碰撞

②注入离子路径基本不变

③能量损失很少

④晶格损伤可以忽略