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:投影射程(Rp)

投影射程(Rp)與佈植深度分布是什麼

Projected Range (Rp)

投影射程(Rp)是指經加速的離子射入晶圓後到停止為止的深度平均值,其分布寬度以標準差ΔRp表示。由於核阻止能力與電子阻止能力的比例會隨元素與能量而變,即使加速電壓相同,較輕的硼會打得較深,較重的砷則停在較淺處。Rp是佈植剛完成時的物理分布,與退火後電性上的接面深度Xj須加以區分。

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

投影射程(Rp:Projected Range)是指經加速的離子射入晶圓後,到停止為止所前進深度的平均值。打入的摻雜物並非集中於1點,而是形成以Rp為中心的分布,其寬度以標準差ΔRp(straggle,歧離)表示。離子佈植的深度方向分布,大致可用這2個參數來描述。

離子在固體中會受到2種減速作用:與靶原子原子核碰撞所造成的核阻止能力(在重離子、低能量時為主導),以及與電子交互作用所造成的電子阻止能力(在輕離子、高能量時為主導)。由於這個比例隨元素與能量而變,即使加速能量相同,Rp也會因離子種類而有很大差異。硼較輕而打得深,砷較重而停得淺,就是這樣的關係。

這個性質直接影響製程設計。想做出淺接面時,硼即使降低能量也無法做得夠淺,因此會改以較重的BF₂⁺佈植,以提高等效質量。反之,要形成深井區時,則需要MeV等級的高能量佈植機。設備之所以分為高電流機、中電流機與高能量機,就是為了對應這些深度與劑量的組合。

實際的分布會偏離高斯分布。往深處延伸的長尾稱為通道效應拖尾(channeling tail),是離子沿著晶軸深入所造成;為了抑制這個現象,會將晶圓傾斜約7度進行佈植,或事先將表面非晶化(PAI)。在設計階段,則以SRIM等蒙地卡羅計算或製程模擬器來預測分布。

此外,佈植剛完成時的Rp,與退火後電性上的接面深度(Xj)是不同的東西。熱處理會使摻雜物擴散,因此Xj比Rp更深,而抑制這段擴散量正是熱預算管理的目的。分布的實測使用SIMS(二次離子質譜分析)。

投影射程(Rp)與佈植深度分布的常見問題

為什麼加速電壓相同,不同元素的深度卻不一樣?
離子會因與靶原子原子核的碰撞(核阻止能力)以及與電子的交互作用(電子阻止能力)而減速,而兩者的比例會隨元素的質量與能量而變。較輕的硼以電子阻止能力為主而打得深,較重的砷則受核阻止能力影響而停得淺。
要如何做出淺接面?
硼很輕,即使降低加速能量也不夠淺,因此會改以BF₂⁺佈植來提高等效質量。此外再以PAI消除通道效應拖尾,並將退火縮短到毫秒等級以抑制擴散。
投影射程Rp與接面深度Xj是同一件事嗎?
不是。Rp是佈植剛完成時物理深度分布的中心,Xj則是摻雜物經退火擴散、活化後電性上的接面深度。由於經過熱處理,Xj會比Rp更深,而抑制這段擴散量正是熱預算管理的目的。

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