等离子体浸置型离子注入及等离子体掺杂系统介绍

在常规离子注入中，三氟化硼常用于形成P型浅结的注入不是B,因为BF2+离子大且重。B10H14,B18H22和硼烷（C2B10&或CBH）是研究中的大分子。使用大分子形成USJ有几个好处。实现0.1keV高纯能量离子束非常具有挑战性，因为工程师需要将离子束加速到约5keV为磁质谱分析仪有效地隔离所需的离子种类，并通过4.9keV使离子束减速。加速和减速的电源电压要求非常准确和稳定，以获得统一的能量。

由于大分子明显更大且更重，它们需要比BF2+或B+离子更高的能量形成统一的结深。很容易使离子束实现1keV甚至更高的统一能量，而要实现0.1keV离子束的统一能量比较困难。包括许多硼原子的大分子，比如，CBH有10个硼原子，可以在相同的电子束电流下达到比BF2+或B+离子高10倍的产量。大分子离子注入也引起了更严重的晶格损伤,从而减少了隧道效应和更好的结面控制。

等离子体浸置型离子注入（PIII）或等离子体掺杂（PLAD）系统已经被开发应用于低能量、高剂量的场合，如USJ和深沟槽应用。通常用等离子体源功率产生高密度等离子体电离掺杂气体，而偏置电源加速离子到晶圆表面（见下图）。最常用的PLAD掺杂气体为B2H6，用于硼掺杂。等离子体源功率可以是射频（RF）或微波（MW）系统。它可以用非常高的剂量掺杂晶圆，即使在最高的电子束电流下，剂量也可以很高。

离子注入需要长的注入时间，从而不能满足产量的要求。PLAD不能选择离子种类并精确控制离子的流量或剂量，因此，PLAD的主要应用是高剂量、非关键层离子注入，已被广泛应用于DRAM芯片的多晶硅补偿掺杂，也可以用于DRAM器件阵列的接触注入。

在等离子体浸置型系统中，掺杂离子将轰击晶圆并被注入到衬底内。掺杂离子流通量主要受微波功率控制，离子的能量主要由偏压的射频功率决定。通过磁铁的电流将影响共振的位置，因此可以用于控制等离子体的位置，从而便可以控制掺杂的均匀性。

等离子体浸置型注入技术是一种低能量过程，离子能量一般小于1keV,所以对于亚0.1um器件的应用，PIII可以用于形成超浅结。与标准离子注入技术相比，等离子体浸置系统的缺点是无法选择特殊的离子种类，其他的缺点为离子流量受等离子体位置和反应室压力的影响，而且离子能量分布范围很广，不是离子注入机的尖峰狭窄型分布，所以等离子体浸置型注入系统很难精确控制掺杂物的浓度和结深。

审核编辑：刘清