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:晕环注入(口袋注入)

Halo佈植(口袋佈植)是什麼

Halo Implant / Pocket Implant

Halo佈植(口袋佈植)是從斜向在MOSFET源極/汲極周圍局部打入與通道同導電型的雜質,以抑制空乏區擴展、緩和短通道效應的製程。為了讓雜質繞入閘極正下方的邊緣,典型做法是以大傾斜角從4個方向佈植的四向Halo(quad halo)。其副作用是遷移率下降與Vth變異。

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

Halo佈植(口袋佈植)是以包圍MOSFET源極/汲極周圍的方式,局部以高濃度佈植與通道同導電型雜質的製程。若為nMOS,就在源極/汲極(n型)周圍打入p型;pMOS則相反。目的是抑制短通道效應。

閘極長度變短後,源極與汲極的空乏區會往通道方向延伸並互相靠近,使閘極失去控制力。這會表現為臨界電壓下降(Vth roll-off)、貫穿(punch-through)以及DIBL(汲極引發能障降低)。Halo佈植藉由局部提高源極/汲極邊緣的雜質濃度,從物理上壓制空乏區的擴展,以緩和短通道效應。

佈植是從斜向進行的。由於要一面利用閘極電極作為遮罩,一面讓雜質繞入其正下方的邊緣,典型手法是加上大傾斜角,並將晶圓每次旋轉90度、從4個方向打入的「四向Halo(quad halo)」。就刻意打入閘極陰影區域這點而言,可說是反過來利用遮蔽效應的製程。

它也有副作用。通道邊緣的雜質濃度上升會使載子遷移率下降,降低電流驅動能力。此外,Halo濃度的變異會直接造成臨界電壓的變異(隨機摻雜擾動),微縮越往前推進,這種變異越會壓縮SRAM的操作裕度。

到了FinFET或GAA,情況就不同了。閘極從三面、全面包圍通道的結構本身就能強力抑制短通道效應,因此不必像平面式那樣依賴Halo佈植,可以採用通道不摻雜(undoped)的設計來減少變異。Halo佈植是支撐平面式CMOS微縮的代表性技術。

Halo佈植(口袋佈植)的常見問題

Halo佈植的目的是什麼?
抑制短通道效應。閘極長度變短後,源極與汲極的空乏區互相靠近,使閘極失去控制力,產生臨界電壓下降、貫穿與DIBL。藉由局部提高源極/汲極邊緣的雜質濃度,可以壓制空乏區的擴展。
為什麼要從斜向佈植?
因為要一面以閘極電極作為遮罩,一面讓雜質繞入其正下方的邊緣。典型手法是加上大傾斜角,將晶圓每次旋轉90度、從4個方向打入的四向Halo,等於是反過來利用遮蔽效應。
FinFET也需要Halo佈植嗎?
依賴程度不如平面式。閘極從三面、全面包圍通道的結構本身就能強力抑制短通道效應,因此可以採用通道不摻雜的設計,減少隨機摻雜擾動所造成的Vth變異。

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