離子注入工程培訓教材

ionimplantation培訓對象時間地點

什么是離子注入？將某種元素的原子經離化變成帶電的離子在強電場中加速，獲得較高的動能后，射入材料表層（靶）以改變這種材料表層的物理或化學性質離子注入的優點各種雜質濃度分布與注入濃度可通過控制摻雜劑量(1011-1016cm-2)和能量(10-200KeV)來達到橫向分布非常均勻如1%左右，擴散5％左右表面濃度不受固溶度限制，可做到淺結低濃度或深結高濃度注入元素可以非常純，雜質單一性可用多種材料作掩膜(如金屬、光刻膠、介質.)，可防止沾污，自由度大。低溫過程（因此可以用光刻膠作為掩膜），避免了高溫過程引起的熱擴散。（室溫）離子注入的局限性會產生缺陷，甚至非晶層，必須經高溫退火加以改進產量較小設備復雜有不安全因素(如高壓、有毒氣體等)離子注入系統離子注入機是很復雜的設備，可以說是集成電路制造業中最復雜的設備之一。離子注入設備可以根據它能提供的束流和能量的大小，可分為大束流與中束流注入機，高（百萬電子伏特）中（介與五千與二十五萬電子伏特之間）低（低與五千電子伏特）能量注入機。一般來說在高和低能量范圍內，離子束流的大接上面的內容小屬于中（小于2號安培）低（小與500微安培）的注入機，盡管離子注入機的種類很多，但其基本框架和結構是相似的，下面我們就來看一下我們的注入機，我以中束流的NH-20S（201/202）為例，講一下注入機的基本結構。離子注入機（NH-20S）結構圖從離子源引出的離子經過加速管加速電位的加速使離子獲得很高的能量，而后進入磁分析器使離子純化，分析后的離子可再加速以提高離子的能量，再經過兩維偏轉掃描器使離子束均勻的注入到材料表面，用電荷積分儀可精確的測量注入離子的數量，調節注入離子的能量可精確的控制離子的注入深度。離子注入系統的組成離子源（IonSource)源磁場（magent）磁分析器(Magneticanalyzer)加速管（Accelerator)聚焦和掃描系統(FocusandScansystem)靶室和后臺處理系統(TargetAssembly)第一部分離子源（ionsource）一說起離子源，我們就會注意到一個“源”字，萬物基于一個“源”字,離子注入機也一樣。現在的集成電路制造中，為了操作方便，一般采用氣體源，如BF3,BCl3,PH3,ASH3等如用固體或液體做源材料，一般先加熱，得到它們的蒸汽，再導入放電區。現在我們用的都是氣體源，方便省事。最常用的有BF3,PH3,ASH3

還有Ar（氬氣），氬氣有

其特殊的性質，刻蝕作用，幫助我們清洗設備，穩定束流。離子源（IonSource)

燈絲(filament)發出的自由電子在電磁場作用下，獲得足夠的能量后撞擊分子或原子，使它們電離成離子，再經吸極吸出，由初聚焦系統聚成離子束，射向磁分析器。陽離子生成處是在等離子環境中，使氣體分子離子化。離子源的電場由ARC電壓和ARC電流提供。兩種離子源對比我們常用的就是弗利曼（freeman）式離子源，還由一種為伯納（bernas）式離子源。影響離子產生的因素有：燈絲的好壞，離子源安裝的位置，通入氣體的量的多少等，因此每次更換離子源時要認真操作，把位置放好，注意吸極石墨板的位置，以免短路，造成沒有必要要的損失。（這里指大束流注入機）第二部分源磁源磁位于離子源處，一個電磁線圈，主要作用就是給離子源內的離子增加磁場，使離子間充分碰撞，產生更多的離子，也就使增加離化率。第三部分磁分析器磁分析器(magnetanalyzer)

利用不同荷質比的離子在磁場下運動軌跡的不同將離子分離，選出所需的雜質離子。被選離子束通過可變狹縫，進入加速管。第四部分加速管(Accelerationtube)離子在靜電場作用下加速到所需的能量。在加速管的入口和出口之間設置電位差（0－200Kev）對離子進行加速。第五部分聚焦和掃描系統

(deflectionandscanning)離子束離開加速管后進入控制區，先由靜電聚焦透鏡使其聚焦。再進行x-y兩個方向掃描，然后進入偏轉系統，束流被偏轉注到靶上。就是我們控制面板上的Qlens，俗稱四極透鏡，在四個電極上家電壓，調整束流(balance和trim)。X和Y掃描極板（X,Y-SCAN）在掃描電極上加三角波電壓，使離子束進行X和Y掃描，在硅片上均勻的打入離子。偏析板中性粒子，不會受電場的作用而改變路徑。但是在注入時，中性粒子并無法被去除和檢測到，這樣就影響離子束的質量，所以我們必須避免讓其注入硅片中。系統上，以一靜電偏析板，來改變離子的路徑。

第六部分靶室和后臺處理系統(TargetAssembly)靶室和后臺處理系統(TargetAssembly)包括測量電荷的法拉第杯(Faraday’scup)，全自動裝片和卸片機構，以及控制電流和總電量。這部分即進行離子注入的位置，在此處進行處理的制品有葉片式處理（一片一片的注入，要求20秒以上指中束流注入機）和批處理（在圓盤上放13片，要求在10分鐘以上指大束流注入機）以上就是注入機的基本結構，不同注入機結構有很多不同之處，希望大家在今后的工作中能逐漸的掌握，有不懂的地方，有后還要進行相關的培訓。離子源更換和冷泵再生的操作方法，進行現場培訓，相關的作業指導書已制定好，大家好好看看，把其學會，我要考試的。II工程日常設備點檢和相應故障的處理設備的點檢每天進行一次，有白班的人來完成，如有異常情況，要作好相應的記錄，與技術員聯系。在就是中束流注入機由于冷卻水突停和電的不穩而造成真空跳掉的處理方法。參考冷泵再生作業指導書，在這里我簡單說一下源動停止時的一些處理方法：停冷卻水和停電。NH-20S真空控制圖注入工程的工藝質量判斷目前本工程完成的注入工序有四道：以630為例：P+:Boron（B+）60Kev1.0E15cm－2P-:Boron（B＋）80Kev3.2E13cm－2N+:As＋60Kev5.0E15cm－2BCK-IMP(背注)：P+50Kev1.0E15cm－2大家在進行制品加工時一定要確定好工藝條件，不懂就不加工，作好加工的要求，尤其時注入時的指差呼稱：知道？NH-20S的指差呼稱：離子種類，能量，劑量，真空度，SCAN波形大束流注入機的指差呼稱：離子種類，能量，劑量，注入ES,注入ES真空SCAN（balance和scanmax）我們要知道與我們相聯系的其他工程，有光刻（PHO）刻蝕（ET）擴散（DIF），加工好的制品要知道送給那個工程，千萬不能送錯。在接受前道工序送來的制品，我們要仔細檢查，嚴把質量關，我在這里給大家提供一些質量圖片，希望大家能認真識別圖形，以彌補我們注入工程以來缺乏對圖形的認識。P＋圖形P+環上圖形光刻膠是一種半通明的物質，當它涂在硅片上時，有膠的地方顏色會變得暗一點，無膠的地方顏色亮一點。在無光刻膠的地方是SIO2，大約是500A,大家可以看到，在顯微鏡下，500A的SIO2的顏色是淡黃色，要記住！另外我們在檢查制品時，如果有劃傷，首先要看劃傷的部位是那里，假如是膠上時，判斷劃傷的嚴重，輕微時無影響，嚴重時要與技術員聯系，假如是膠以外地方，根據嚴重與否，在判定。注入要求劃傷在1.5cm左右，判定為異常，填聯絡單。聯絡單的使用方法聯絡單分為工程聯絡單和異常聯絡單，工程聯絡單即聯絡單，是對單個工程有效，把制品的異常情況記錄清楚，填好的聯絡單要和隨工單一起流下去。那什么時候使用聯絡單呢？在注入工程有幾種情況：1.碎片，包括人和設備碎片；2.劃傷，包括人為和設備，若劃傷是本工程時，有本工程填寫，其它的有其它工程填寫。異常聯絡單指在工藝和質量有問題時填寫，在碎片嚴重時也要填寫異常聯絡單。POLY圖形(ET后)在POLY-ET后的制品，也即就是在我們進行P－注入，制品表面已經沒有光刻膠了，其黃色區域是polysilicon（多晶硅），而表面有點暗灰色區域是SIO2，大約為700A，這就與P＋不同了，也有助于我們來區別所加工的制品是不是要注入的工序，不至于搞錯。POLY后與環上對比N+圖形（ET后）N+ET后的環上圖形注入的皺膠現象注入后的皺膠現象通過對圖形的認識，大家要掌握住關鍵的地方，嚴格控制注入工程的質量關。如果在工作的時候，有什么不懂的地方，要多問，使自己沒有那些含糊的概念。5S活動都說了這么久5S了，大家有沒有真正的理解，有沒有做到，或者說知道5S是什么不？通過這次培訓，要把自己心目中的盲點掃清。正在的認識5S到底是什么，我們為什么要學習5S。5S管理就是整理（SEIRI）、整頓（SEITON）、清掃（SEISO）、清潔（SETKETSU）、素養（SHITSUKE）五個項目，因日語的羅馬拼音均以"S"開頭而簡稱5S管理。5S管理起源于日本，通過規范現場、現物，營造一目了然的工作環境，培養員工良好的工作習慣，其最終目的是提升人的品質，養成良好的工作習慣：

1、革除馬虎之心，凡事認真（認認真真地對待工作中的每一件"小事"）2、遵守規定3、自覺維護工作環境整潔明了4、文明禮貌注入工程的5S活動☆

整理※

把平常“必要”的物品和使用頻度“少”的物品分開，把不用的物品收走。〖把身邊周圍、作業領域的不用物品收走，提高作業效率〗

☆

整頓※

把整理完后要用的物品，按照“保