等離子體摻雜（Plasma Doping）

等離子體中的離子可以利用等離子體的自偏壓特性和外加偏壓組合，將離子轟擊晶圓片表面的能量范圍控制在數(shù)電子伏 （eV）至數(shù)萬電子伏，從而可以部分替代傳統(tǒng)的離于注入。等離子體摻雜的最大優(yōu)點是，可以高效地實現(xiàn)超低能量的搭雜，這是因為其工藝過程是在“面”上處理的，而傳統(tǒng)的離子注人是在“點”上處理的。對于那些對離子成分和轟擊能量純度要求不高的IC 產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，這種工藝非常適合。 等離子體浸沒離子注入(Plasme ImmersionlonImplantation，PIII） 或等離子體摻雜 (Plasma Doping, PIAD）系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地開發(fā)、應(yīng)用于需要低能量或高劑量的IC 產(chǎn)品規(guī)模生產(chǎn)中（如超淺結(jié)和深溝槽應(yīng)用）。

通常，用射頻電源產(chǎn)生高濃度等離子體電離摻雜氣體，而用偏置電源加速離子去“轟擊”圓片表面。最常用的 PLAD 摻雜氣體為 B2H6，用于硼摻雜。對于需要非常高劑量的圓片摻雜的產(chǎn)品，由于離子注入機需要“點”式掃描注入，即使在最高的離子束流下，工藝實施時間仍然較長，產(chǎn)出效率低。而等離子體摻雜則采用等離子體的“面”轟擊來替代離子束的 “點”掃描，因此可以大幅度提升產(chǎn)出效率。但是，PLAD 不能選擇離子種類，也不能精確控制離子的流量或劑量，因此 PLAD 的主要應(yīng)用范圍是高劑量、非關(guān)鍵層離子注入。目前，PLAD廣泛應(yīng)用于 DRAM 芯片的多晶硅補償摻雜，以及 DRAM 器件陣列的接觸注入。 在等離子體浸沒系統(tǒng)中，摻雜離子將轟擊圓片，并被注入襯底。摻雜離子流通量主要受外加RF或微波的功率控制，離子的能量主要由偏壓的射頻功率決定。通過磁鐵的電流可以調(diào)整磁場的位型，由于低氣壓下磁化的等離子體受到磁場的約束，因此可以通過磁場來控制摻雜離子流的均勻性。等離子體浸沒注入技術(shù)是一種低能量過程，離子能量一般小于1keV，所以對于亞0.1um 器件的應(yīng)用，PIII可以用于形成超淺結(jié)。與傳統(tǒng)離子注入技術(shù)相比，等離子體浸沒系統(tǒng)的缺點是無法選擇特殊的離子種類，并且由于離子流量受等離子體位置和反應(yīng)室壓力的影響，離子能量分布范圍不如傳統(tǒng)離子注入那樣單純，容易形成能量污染。所以，等離子體浸沒注入系統(tǒng)很難精確控制摻雜物的濃度和結(jié)深。

審核編輯 ：李倩