最後更新:2026年10月8日離子佈植・熱處理離子佈植・熱處理中國大陸:沟道效应(离子注入)

通道效應(離子佈植)是什麼

Ion Channeling

通道效應是指佈植離子沿著單晶矽中原子排列稀疏的晶軸方向射入時,幾乎不受碰撞而深入到超出預期深度的現象。它會以深度分布尾端延伸的通道效應拖尾出現,使接面深度失準。標準對策是採用約7度的傾斜角並加上扭轉角進行佈植,以及事先將表面非晶化的PAI。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

通道效應是指佈植離子沿著單晶矽中原子排列稀疏的晶軸(通道)方向射入時,幾乎不受原子核碰撞,深入到遠超出預期深度的現象。它會以深度分布尾端拉長的「通道效應拖尾」出現,成為偏離目標接面深度的原因。

矽是晶體,因此依觀察方向不同,原子的排列會呈現緻密或稀疏。從〈100〉或〈110〉等主要晶軸方向看,原子列之間有空隙(通道),從這個方向進入的離子會在靜電作用下維持軌道,一路往深處前進。與從隨機方向射入時的射程相比,有時可達數倍深。

實務上的標準對策是將晶圓傾斜後進行佈植。多數製程採用約7度的傾斜角(tilt),再加上約22度的扭轉角(twist,面內旋轉角),使離子束偏離主要晶軸。但傾斜會產生摻雜物無法進入深圖形陰影處的「遮蔽效應(shadowing)」,因此在微細且高深寬比的結構中,傾斜角無法取得太大。

另一個對策是PAI(預非晶化佈植)。事先打入鍺等重離子使表面變成非晶質,那裡就不存在晶軸本身,通道效應在原理上便不會發生。在需要淺接面的先進節點中,這種手法已成為標準做法。

此外,當佈植量增加、晶體自然非晶化後,通道效應會自動減弱,因此其影響程度隨劑量而變。即使條件相同,佈植初期與後期的分布也會不同,就這層意義而言,它也是一個難以管理重現性的參數。

通道效應(離子佈植)的常見問題

通道效應為什麼會發生?
矽是晶體,從〈100〉或〈110〉等主要晶軸方向看,原子列之間有空隙(通道)。從這個方向射入的離子幾乎不受原子核碰撞,會維持軌道一路前進到預期深度的數倍。
為什麼要把晶圓傾斜7度來佈植?
為了讓離子束偏離主要晶軸,避免通道效應。除了傾斜角之外,也會加上面內旋轉(扭轉角)。但傾斜會產生摻雜物無法進入圖形陰影處的遮蔽效應,因此在高深寬比結構中無法取得大角度。
PAI與傾斜角哪一種比較有效?
就確實性而言是PAI。表面一旦非晶化,晶軸本身就不存在,通道效應在原理上不會發生。傾斜角則與遮蔽效應之間存在取捨,因此在需要淺接面的先進節點中,標準做法是採用PAI。

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