现代IC制造工艺下离子注入技术的研究

摘要

离子注入是现代集成电路制造中一项非常重要的技术。随着微电子技术的发展,器件尺寸越来越小,集成度越来越高,半导体工艺也越来越复杂,离子注入技术己成为近几十年来在国际上得到蓬勃发展和广泛应用的高新技术,并在整个IC产业的发展过程中扮演着极其重要的角色。
　　 论文首先介绍了离子注入技术的原理及特点,并与传统的热扩散掺杂进行比较,在此基础上讨论了在实际工艺中离子注入掺杂时应注意的几个问题。由于离子注入具有对掺杂浓度、深度的可控性以及稳定的可重复性,因此该工艺成为VLSI生产中不可或缺的掺杂技术,在现代集成电路制造中发挥着越来越重要的作用。
　　 借助器件／工艺仿真工具ISE-TCAD,本文对离子注入及退火工艺进行了模拟和仿真,并对影响离子注入的几个参数进行了优化设计。结合现代CMOS工艺条件下NMOS管的实际生成过程,分别从杂质注入剂量、注入能量、注入角度以及退火时间和温度等条件下进行了仿真模拟,并得到了与实际生产较为吻合的仿真结果。根据仿真结果:当注入剂量为7.0e+15 cm-2,注入能量为20kev时对应掺杂浓度较高；注入能量为60kev,退火温度为1150℃,退火时间为25s时结深达到最大值,这对于在实际工艺中如何控制结深及掺杂浓度分布提供了一定的指导意义。最后,结合半导体工艺进入更小尺寸工艺后器件出现的新问题,文章预测了半导体集成电路发展对离子注入技术的挑战,并据此分析了离子注入技术的发展趋势。