CMOS知识点 离子注入工艺
知识点8：
离子注入是为了将掺杂剂（如硼、磷等）精确引入硅晶片的近表面区域，以改变其电学性质。
工艺过程：
- 电离与加速：掺杂剂原子在离子源中被电离（带电），通过高压电场（几千伏至百万伏）加速，形成高能离子束。
- 轰击与注入：高能离子轰击硅片表面并嵌入晶格中。
- 晶格损伤与修复：离子注入会导致硅晶格损伤，需通过后续高温退火修复，同时激活掺杂剂（使其占据晶格位置并发挥电学作用）。
离子交换器简图
图中：
- 离子源：通过射频（RF）场产生离子。
- 质谱仪：筛选特定质量的离子（确保纯度）。
- 加速器：离子经高压加速。
- 静电透镜：扫描离子束至晶圆表面，控制剂量均匀性。
注入掺杂分布模型的数学描述：
：深度x处的掺杂浓度。
：峰值浓度（最大掺杂浓度）。
：投影射程（离子平均穿透深度，比如大部分离子停在硅片下0.1微米处）。- Δ
：离散参数（离子分布的标准偏差，反映浓度分布的宽度，数值越大，说明有的离子钻得深，有的钻得浅）。
通俗的话来解释：就像往沙堆里扔一把弹珠：大部分弹珠停在某个深度（
），这里弹珠最密集（
）。但有些弹珠弹得远，有些弹得近（Δ
决定分散程度）。整体分布是一个“钟形曲线”（高斯分布）。
图中显示理想的植入体轮廓分布，即分布模型所示
上图可见：
- 浓度峰值位于表面下方Rp处，呈高斯分布。
- 注入能量越高，Rp越大（离子穿透更深）
剂量计算数学公式：
为总注入剂量（单位面积离子数）。
简单说就是把硅片切成无数薄片，数每一片里的离子，最后全部加起来。相当于统计“总共扔了多少颗弹珠到沙堆里”。
掩膜的使用：
- 局部注入：通过掩模（如氧化物、光刻胶）阻挡离子，仅在暴露区域注入。
- 掩模厚度要求：必须足够厚以完全阻挡离子到达硅衬底。
- 对比扩散工艺的优势：
- 低温工艺：避免高温对器件的热影响。
- 精确控制：通过调节能量和剂量，可精准控制掺杂浓度与深度。