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离子注入设备主流掺杂工艺技术对比

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2021年中国半导体系列报告:离子注入设备行业概览
2021年中国半导体系列报告:离子注入设备行业概览

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发布时间

2021-9-15 00:00

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技术对比 高温热扩散法 离子注入法
动力 高温、杂质的浓度梯度平衡过程 动能,5-500keV非平衡过程
杂质浓度 受表面固溶度限制掺杂浓度过高、过低都无法实现 浓度不受限
结深 结深控制不精确适合深结掺杂 结深控制精确适合浅结掺杂
横向扩散 严重。横向是纵向扩散线度的 0.70-0.85倍,扩散线宽3μm以上 较小。特别在低温退火时,线宽可小于1μm
均匀性 电阻率波动约5-10% 电阻率波动约1%
温度 高温工艺,约1,000℃ 常温注入,退火温度约800℃,可低温、快速退火
掩蔽膜 二氧化硅等耐高温薄膜 光刻胶、二氧化硅或金属薄膜
工艺卫生 易玷污 高真空、常温注入,清洁  
晶格损伤 损伤大,退火也无法完全消除,注入过程芯片带电
设备费用 设备简单、价廉 复杂、费用高
应用 深层掺杂双极型器件或是电路 浅结的超大规模电路
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离子注入法相比高温热扩散法,具备掺杂均匀性好,纯度好,低温灵活、可控精度等优点。某些特殊掺杂如小剂量浅结掺杂、深浓度峰分布掺杂等扩散无法实现,而离子注入却能胜任。目前,结深小于1um的平面工艺,基本都采用离子注入技术完成掺杂。
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