比較最後更新 2026年10月8日

射束線式離子佈植與電漿摻雜的差異

兩者都是將摻雜物打入晶圓的方法,但離子的輸送方式根本不同。射束線式是「把篩選過的離子形成一道射束來掃描」,PLAD 則是「把晶圓浸在電漿中,從鞘層引入離子」;這項差異決定了分布精度、產出量以及對立體結構的適應性。

Verdict結論

決定性的差異在於是否進行質量分離。射束線式以質量分析器只篩選出目標離子種類並以射束照射,因此能精密控制分布。電漿摻雜(PLAD)不做分離,而是從電漿一次將離子引入整面,因此即使在低能量・高劑量下生產力仍高,也能共形地佈植到溝槽側壁這類三維結構,但會伴隨不需要元素的混入與能量分布的擴大。

主要差異

射束線式離子佈植與電漿摻雜(PLAD)依比較項目比較
比較項目射束線式離子佈植電漿摻雜(PLAD)
質量分離有(以質量分析器只篩選目標離子)無(將電漿中的離子一併引入)
分布控制能精密且獨立地控制能量與劑量能量分布較寬,精度較差
低能量・高劑量空間電荷效應使射束電流下降,耗時較長擅長(即使在1keV以下也能確保生產力)
對三維結構的適應性射束直進,側壁與底部容易不均勻由鞘層供應離子,共形性優異
污染・損傷經過分離,不需要元素的混入較少氫與分子離子也會進入,容易產生表面損傷
傾角・扭轉角控制可任意設定,也能對應環形(halo)佈植不適用角度控制的概念
主要適用製程通道摻雜、環形佈植、井區形成接觸窗部位的高濃度層、3D 結構的側壁
代表廠商應用材料、Axcelis、住友重機械、日新離子機器應用材料、PSK 等

射束線式在低能量區吃力的原因

降低加速電壓時,離子之間的庫侖排斥(空間電荷效應)會使射束發散,能輸送到晶圓的電流急遽減少。結果是打入高劑量需要很長時間,生產力下降。射束線式對此的因應方式,包括以高能量輸送、在晶圓前方減速的減速(decel)方式,以及使用 BF₂⁺或團簇離子,以1次入射實質達到低能量・高劑量的手法。PLAD 不需要長距離輸送射束,因此本來就沒有這個限制。

在三維結構中,共形性就變得關鍵

FinFET 的鰭片側壁、DRAM 的電容、3D NAND 的深結構等,在非平面位置導入摻雜物的需求增加了。以傾斜的直進射束照射的射束線式,難以均勻地佈植到深結構的底部或背光面的側壁。PLAD 的離子由包圍晶圓的鞘層供應,對立體形狀能進行相對均勻的摻雜,因此在這個領域的採用逐漸擴大。

不是競爭,而是依製程分工

由分布精度決定良率的製程(決定臨界電壓的通道摻雜、必須斜角佈植的環形佈植、深井區形成)由射束線式負責;高劑量、低能量、立體結構這些條件齊備的製程(接觸窗部位的高濃度層、3D 結構的側壁)則由 PLAD 負責,這樣的分工已經確立。晶圓廠會同時擁有兩種設備,並依製程分配。

常見問題

不做質量分離會有什麼問題?
因為電漿中除了摻雜物之外,還存在分子離子與氫,這些也會一起被打入。這會造成不需要元素的混入與表面損傷,而且能量分布並非單一,難以照預期建構深度方向的分布。
PLAD 會取代射束線式嗎?
不是取代,而是分工。需要分布精度的製程仍由射束線式負責。PLAD 則是作為專門因應低能量、高劑量、立體結構這些射束線式不擅長之條件的選項而併用。
環形佈植能用 PLAD 進行嗎?
不適合。環形佈植是設定大傾角與扭轉角,斜向佈植到閘極正下方端部的製程,本質在於角度控制。對於由電漿經鞘層供應離子的 PLAD 而言,並不適用角度控制這個概念。

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