离子注入技术

离子注入自70年代实用化以来已发展成半导体工艺的基础技术之一，在VLSI制造工艺中，离子注入的主要作用是改变衬底的电学特性，其最重要的用途是调整MOS器件的阈值电压，形成源漏，减小接触电阻及寄生电容等，与扩散相比离子注入具有掺杂离子纯度高，掺杂量精确，深度控制准确，处理温度低及不易发生横向扩散等优点，就目前的技术而言，离子注入在面内均一性，再现性等方面都能达到0.5%以下，即使在10^11数量级时仍有良好的均一性和再现性，目前离子注入是该数量级搀杂的唯一手段，下面就离子注入的基本概念和今后的趋势作一简单概述。     

离子注入技术在半导体器件制造中的广泛应用

1971年5月在西德召开了半导体离子注入技术的第二届国际会议,根据该会的报导,离子注入技术在半导体器件制造中的用途日益广泛,现综合介绍其用途的几个方面如下: 1、离子注入MOS技术。据美国休斯公司的介绍,这方面的技术包括:离子注入自对准栅、阈值控制技术、垂直壁离子掺杂形成互补MOS、MOS微波器件、离子注入技术形成高压MOS及在二氧化硅中形成抗辐射的电荷、电子陷阱等。现仅举两例,离子注入实现的自对准栅比硅栅、钼栅等自对准结构更好,沟道长度短,栅与漏的复盖更进一步     

高能离子注入技术的应用

1 前言 最近,利用MeV级高能离子注入直接向半导体衬底的深部掺杂的技术已经在实际中应用。在提高注入的均匀性和缩短热处理周期方面都超过了以往离子注入的水平,为器件的制作带来了新的手段。高能离子注入在LSI工艺的以下几个方面开始获得应用:注入剂量为     

可替代MOSLSI硅栅工艺的低电阻硅化物栅

国外已有一些厂家试图用钼钨等的硅化物栅来取代 MOS LSI 的硅栅。该栅电极的电阻率比硅栅低一个数量级以上,可以使用同硅栅 MOS LSI 一样的工艺。降低栅电阻率的目的是实现微细栅结构的高密度 LSI。若在现阶段的 MOS LSI 中使用,还可能提高工作速度。     

砷化镓中的离子注入

在半导体器件制造工艺中,离子注入技术日益广泛地得到应用。特别是在硅器件中,利用离子注入制作MOS器件和双极晶体管以及MOS集成电路等都已投入大量生产。预计在1975～1980年将实现全注入MOS及双极大规模集成电路。在化合物半导体中的离子注入技术也在进行广泛研究,特别是在砷化镓方面的研究已取得较大成果,正逐步应用于器件制造中。     

检测离子注入均匀性的WF—1型微型计算机自动测量及数据处理系统

本文介绍采用微型计算机技术研制的一台用于检测离子注入、扩散等半导体掺杂工艺的均匀性、一致性及重复性的自动测量及数据处理系统。该系统的系统误差小于0.05％,可作为检测离子注入机掺杂均匀性的专用设备以及应用于研究所或工厂生产线上快速检测晶片薄层电阻;准确地检测离子注入、扩散工艺的均匀性及重复性,从而能迅速地反馈到工艺中去,为改进工艺提供有力的依据。     

新一代2μm CMOS逻辑电路系列74AC研制成功

一种设计沟长为2μm的先进,高性能硅栅CMOS逻辑电路系列74AC,最近由中国科学院上海冶金研究所在上海无线电十九厂协作下研制成功,并于去年10月通过技术鉴定。这种目前国际上尚处于研制阶段的新一代逻辑电路系列的问世,标志着我国逻辑电路技术已发展到新的阶段。 该电路采用了一系列先进的MOS LSI VLSI工艺:2μm的设计规则、正胶光刻、反应离子刻蚀、薄栅浅结、全离子注入以及尽可能避免可控硅效应的新型MOS结构等。新电路     

离子注入在硅半导体器件中的应用

离子注入在硅半导体器件中的应用最早,1970年以前,一般都处于研究阶段,注入设备都是借用核子研究用的加速器。1970年以后在硅器件中的应用逐步成熟,开始出现半导体专用离子注入设备。逐步成为和扩散工艺相互补充的工艺手段。原则上讲,几乎所有的硅半导体器件均能用离子注入工艺制造,但实际上目前主要还是用于MOS集成电路,微波晶体管、微波二极管以及线性电路中大阻值电阻等。     

非对称LDD新结构

本文介绍一种用于超大规模集成电路的最新非对称轻掺杂漏（LDD）结构。该结构采用液相选择氧化物淀积技术和离子注入技术。在MOS晶体管的漏端形成轻掺杂的N-或P-区。使LDD结构源端串联电阻大大减小。这种新结构MOS晶体管（W／L=50μm／0．35μm）导通电流增加，饱和漏电流增加45％。封装密度提高。液相选择氧化物在室温下生成。通过抗蚀剂掩膜实现选择性生长。淀积速率及SiO2颗粒可控性好。非对称LDD结构是VLSI技术的重要发展。     

n阱CMOS工艺

本文总结了n阱CMOS工艺的优点.工艺设计的主要考虑是从VLSI观点出发以达到高性能、高速度和高密度并与NMOS工艺相容.应用全离子注入技术、局部氧化方法、n~+掺杂且不含硼杂质的多晶硅栅、等离子体腐蚀以及70nm的薄栅氧化层,制成4μm沟道长度的CMOS电路.通过进一步改进光刻技术,本工艺可用于制造微米级或亚微米级短沟道器件.制作的器件参数和用SUPREMⅡ程序分析和模拟的结果符合得很好.若增加一块制作耗尽型n沟MOS晶体管的掩模版,本工艺也可很容易地扩展成N-MOS/CMOS工艺.     

CCD多晶硅离子注入掺杂工艺研究

研究了可取代多晶硅扩散掺杂的离子注入掺杂工艺,通过两种掺杂方式对CCD栅介质损伤、多晶硅接触电阻及均匀性等关键参数影响的对比研究,发现离子注入掺杂制作的多晶硅栅质量优于扩散掺杂制作的多晶硅栅,这有利于CCD输出均匀性的提高.对两种多晶硅掺杂方式的工艺集成条件进行对比,多晶硅掺杂采用离子注入方式其工艺步骤更简单,工艺集成度更高.     

MOS结构中半导体掺杂分布的快速确定

对于离子注入MOS结构的研究,要求采用非破坏性的方法来测定硅中注入离子的掺杂分布。迪耳等人采用MOSC_(最大)/C_(最小)方法的热氧化来测量杂质的再分布。因为它基于假设不均匀掺杂浓度的理论。近来格尔得和佐塔等人的研究表明:从MOS电容—电压关系曲线能够计算出掺杂分布随结深变化的关系曲线。之后,结C—V法中使用的同样的方程也适用于MOS结构,只需要稍微校正与表面的距离。利用这个关系,格尔得和尼柯林等人用脉冲MOS电容—电压方法来测量硅中的杂质分布。这里     

高速双极器件制造中的离子注入技术

本文讨论了高速双极器件制造中的离子注入技术。重点讨论在双极器件制造工艺中的离子注入掺杂技术,离子注入形成浅结技术,以及离子注入层的退火技术。根据这些要求,对离子注入设备应具有的技术性能作了一些预测。     

双电荷离子注入技术

一、概述离子注入技术作为半导体集成电路制作工艺中的新型掺杂技术，具有均匀性好、重复往高、分布随意、掺杂精度准确等优点，已被广泛地运用于集成电路制作工艺中。特别是当今集成电路向着大规模、小尺寸方向的迅速发展，更加突出了离子注入技术在电路制作过程中的重要作用。与此同时，离子注入技术自身也在此过程中经历着不断的发展，离子注入技术的各种新应用层出不穷。特别是高能离子束、聚焦离子束技术在集成电路领域的运用已是日趋成熟。国内由于受注入设备局限，这些方面的工作开展较少。我们基于工艺发展需要并结合我们已有的中能…     

新型的低高压MOS接口电路

本文介绍一种由八个高压MOS器件组成的低高压MOS接口电路.它采用与目前国际上先进的NMOS大规模集成电路工艺技术完全兼容的N阱硅栅等平面CMOS工艺,而不需要附加任何工艺步骤.本文描述了高压MOS器件的物理模型,介绍了器件结构和工艺设计,并给出了高压MOS器件的漏击穿电压时沟道长度、漂移区长度、离子注入剂量和延伸源场极的关系的实验结果.这种高压MOS器件的漏击穿电压最大可达400V(在零栅偏压时),最大饱和漏电流可达35mA(在栅压为10V时),而导通电阻低到600(?)(在栅压为10V时).     

三次掩蔽自对准金属-氧化物-半导体工艺

引言近来,出现了一种制造自对准金属—氧化物—半导体(MOS)集成电路的新工艺,该工艺只需要三次掩蔽,应用离子注入工艺来获得自对准栅结构。采用氮化硅膜来消除接触掩蔽以及降低场氧化物顶部至接触区和栅区的高度。这种工艺能制造N沟或P沟MOS集成电路。在N沟MOS集成电路中,应用低阻率P型衬底材料或用离子注入提高场表面浓度能避免场反型的问题。为简单起见,本文叙述制造工艺步骤和P沟MOS集成电路的器件特性。     

离子注入机

半导体器件制造过程中有一种叫做扩散的主要工艺。扩散技术是指在高温下通过“扩散”的方法将杂质原子掺入半导体片。近几年来,而为适应半导体器件高性能的需要,出现了较为引人注目,应用日益广泛的新的掺杂方法——离子注入技术。离子注入技术是一种同扩散技术的原理完全不同的掺杂方法。离子注入法的原理是用电场加速掺杂离子,利用具有一定能量的离子的动能,使离子注入到固体材料晶格中,改变固体材料的组分和性质,经适当温度的热处理,以形成 PN 结或欧姆接触。离子注入的剂量取决于束流值和时间,注入深度取决于加速电场。     

超大规模集成电路中任意形状掩模边缘附近的离子分布

离子注入过程中,注入离子在掩模边缘附近的分布决定MOS晶体管漏极区域处的电场强度,计算了70keV硼离子注入硅样品中不同掩模边缘离子密度等线,考虑了四阶矩下的杂质深度分布(无掩模情况)。合理选择掩模蚀刻工艺,可获得均匀性,高抗噪声度的器件中。同时也指出了太薄掩模材料对注入离子分布的影响。     

集成电路制造技术展望

简要论述了集成电路的发展和特大规模集成电路中部份硅生产工艺技术近几年的发展趋势。特大规模集成电路仍然朝着较大直径的硅单片和较小的特征尺寸方向发展。当特大规模集成电路特征尺寸在0.1μm以下时，角度限制散射投影电子束光刻和极紫外线光刻以及离子投影光刻等光刻技术是较佳侯选者。离子注入掺杂技术将向高能量与低量离子注入领域发展。淀积可靠耐用的TiN薄膜阻挡层是下一步溅射工艺的发展目标。集成电路的生产将向自动化方向发展。     

1994年国际电子器件会议

1994年国际电子器件会议于12月11日在美国旧金山召开。会议上讨论了当今世界最先进的微电子器件技术。1．MOS晶体管制作工艺技术会议上发表了若干篇有关制作微细、高性能MOS晶体管技术论文。三菱公司的论文指出，既使在硅凝合离子注入制作浅结时，采用无泄漏COSi：法可制作条宽O．15Pm晶体管。松下公司的论文指出，采用倾斜离子注入形成的下方晕状（ha1o）掺杂法可制作条宽0．IPm晶体管。还指出，用skeV超低加速离子注入及RTA工艺制作0．02Pmn”结、004PmP”结，并使栅长为0．05qm的MOS晶体管工作。东芝公司的论文指出，迄今为止…