電漿摻雜(PLAD:Plasma Doping,亦稱PIII)是將晶圓置於含摻雜物氣體的電漿中,施加負脈衝電壓吸引離子,打入表面的摻雜手法。與以質量分析器只篩選特定離子、再以離子束掃描的射束線式不同,它是從電漿對整個表面一次供應離子。
最大的優點是產能。射束線式在低能量、高劑量條件下難以確保束流電流(空間電荷效應使離子束擴散),處理時間會拉長。PLAD不需導引離子束,因此沒有這項限制,可在短時間內處理10¹⁵~10¹⁶atoms/cm²等級的高劑量。即使在1keV以下的極低能量範圍,也能得到實用的生產效率。
另一個優點是對三維結構的共形摻雜。射束線式是將直進的離子束傾斜照射,因此很難均勻打入深溝槽的側壁或高深寬比結構的底部。PLAD則由包圍晶圓的鞘層(sheath)供應離子,因此對包含側壁在內的立體形狀可做到較均勻的摻雜,被用於DRAM的電容、3D NAND的結構與FinFET的鰭片側壁等。
課題源自不做質量分離這一點。電漿中也含有摻雜物以外的分子離子與氫,它們會一起被打入,造成不需要元素的混入與表面損傷。能量分布也不是單一值而有一定寬度,因此在分布的精密控制上不如射束線式。此外,來自設備內壁的汙染管理也是重要的運轉課題。
因此兩者並非競爭,而是分工的關係。需要分布精度的製程(通道摻雜、Halo佈植、井區形成)使用射束線式,高劑量、低能量、立體結構的製程(接觸區、3D結構的側壁)則使用PLAD,這是一般的分工方式。設備由應用材料(Applied Materials)、韓國PSK等廠商供應。