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:掺杂激活(杂质激活)

摻雜物活化是什麼

Dopant Activation

摻雜物活化是使以離子佈植導入矽晶格內的摻雜物原子(砷・磷・硼等)成為電性活化狀態的製程。剛佈植後的摻雜物處於間隙位置或複合缺陷狀態而不具電性活性,需以熱處理(退火)使其移到晶格位置,才能作為載子發揮作用。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 相關企業
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

摻雜物活化(Dopant Activation)是使以離子佈植導入矽晶格內的摻雜物原子(砷・磷・硼等)成為電性活化狀態的製程。剛完成離子佈植的摻雜物處於間隙位置(interstitial)或複合缺陷的狀態,不具電性活性,需以熱處理(退火)使其移動到晶格位置(substitutional site),才開始作為載子(電子或電洞)發揮作用。

摻雜物活化的熱處理方式有:① RTP(快速熱處理)尖峰退火(900~1100℃,秒級);② 閃光燈退火(毫秒級);③ 雷射退火(微秒~奈秒)。在先進 FinFET・GAA(Gate-All-Around)製程中,為了在將熱擴散最小化的同時得到高活化率,採用更短時間・更高溫度的退火。

活化率(已活化的摻雜物÷佈植總量)與擴散量(摻雜物移動的距離)處於取捨關係。高溫長時間處理的活化率高,但擴散大,會破壞精密控制的接面深度。雷射退火(DSA:Diffusionless Spike Anneal)以數百 ns 以下的超短時間使其熔融・再結晶,可在實質上沒有擴散的情況下達成高活化率(>90%)。

摻雜物活化的量測使用四點探針法(片電阻量測)、SIMS(二次離子質譜:濃度分布評估)、CV 法(電容-電壓:活化載子分布)。活化率的 in-situ(製程中)監控技術也正在開發,對設備控制的回饋正在推進。

在先進節點(3nm・2nm・GAA)中,對源極/汲極磊晶成長層(SiGe 源極/汲極)的摻雜(磊晶成長中的 in-situ 摻雜)也是重要的活化手法。在磊晶成長中導入摻雜物(硼等),與離子佈植+活化退火相比,可在降低晶格損傷的同時實現高濃度活化。

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