離子佈植・熱處理
涵蓋離子佈植、電漿摻雜、退火、快速熱處理（RTP）、氧化與擴散等技術。透過把摻雜物導入矽中並以熱處理加以活化，形成電晶體的源極、汲極與井區，是決定元件電氣特性的前段製程。
相關設備・材料分類
比較文章（4 篇）
- 雷射退火與RTP（快速熱處理）的差異雷射退火與RTP最大的差異在於「加熱範圍與處理時間」。雷射退火以雷射光在奈秒～毫秒的極短時間內僅局部加熱表面，熱影響僅止於數十～數百nm，對下層幾乎沒有熱損傷。RTP以鹵素燈在數秒…
- 離子佈植與熱擴散的差異（摻雜製程比較）離子佈植與熱擴散最大的差異在於「摻雜物導入原理與控制性」。離子佈植是將摻雜物離子化、加速後以物理方式打入基板，可透過射束電流的累積精密控制劑量，以加速能量精密控制接面深度；且方向性…
- 尖峰退火與閃光燈退火的差異差異在於加熱的時間尺度，以及加熱晶圓的哪個部位。尖峰退火是以 RTP 設備的燈管讓整片晶圓以每秒超過200℃的速度升降溫，將停留在高溫區的時間壓在1秒以內。閃光燈退火（FLA）則是…
- 射束線式離子佈植與電漿摻雜的差異決定性的差異在於是否進行質量分離。射束線式以質量分析器只篩選出目標離子種類並以射束照射，因此能精密控制分布。電漿摻雜（PLAD）不做分離，而是從電漿一次將離子引入整面，因此即使在低…
用語解說（30 個）
- 離子佈植離子佈植是將雜質元素（摻雜物）離子化後以高能量照射晶圓，把摻雜物導入矽晶體內特定深度的製程，是決定 MOSFET 電氣特性的最重要步驟之一。
- 離子佈植機離子佈植機是將硼、磷、砷等摻雜物離子化，以電場加速後打入矽晶圓的前段製程設備。可藉由劑量（射束電流的累積）精密控制雜質濃度，藉由加速能量精密控制接面深度，用於電晶體的源極／汲極形成…
- 退火（熱處理）退火（熱處理）是在半導體製造中，以特定溫度曲線加熱晶圓以改變材料物性的熱處理步驟總稱，用於離子佈植後的晶格損傷修復與雜質活化、薄膜緻密化等多種目的。
- 快速熱處理（RTP）快速熱處理（RTP）是以鎢鹵素燈等光源，在數秒～數十秒的短時間內將晶圓快速加熱至數百～1200℃並冷卻的熱處理設備與製程總稱，可在將摻雜物與膜的擴散降到最低的同時獲得所需的熱處理效…
- 擴散爐擴散爐是半導體製造熱處理步驟中使用的直立式或水平式高溫爐設備，用於摻雜物的擴散・活化、熱氧化膜形成、CVD 成膜等。
- 熱處理（半導體製造）半導體製造中的熱處理，是將晶圓加熱至200～1200℃以改變材料特性或結構之製程的總稱。包括修復離子佈植造成的結晶損傷與活化雜質（退火）、形成閘極氧化層（熱氧化）、形成金屬矽化物、…
- 熱預算熱預算是在半導體製造製程中，表示元件可容許之熱處理量總和的概念，一般以「溫度×時間的積分值」或特定溫度下的等效時間表示。熱預算越大，摻雜物擴散・原子移動・膜質變化越會進行，因此微縮…
- 摻雜物活化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…
- 雷射退火雷射退火是以雷射光在極短時間內將晶圓表面加熱至高溫，藉此活化離子佈植所導入的摻雜物並修復結晶缺陷的熱處理技術。由於加熱時間僅毫秒～奈秒，能將總熱量（熱預算）壓到最低，在需要形成淺接…
- 佈植劑量（Dose）佈植劑量是指離子佈植時，打入晶圓單位面積的離子總數（atoms/cm²）。加速能量決定「打到多深」，劑量則決定「打入多少」。控制方式是將法拉第杯量測到的束流電流對時間積分，也就是計…
- 投影射程（Rp）與佈植深度分布投影射程（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…
- 通道效應（離子佈植）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…
- PAI（預非晶化佈植）PAI（預非晶化佈植）是在摻雜物佈植之前，先打入鍺等電中性的重離子，刻意使表面層成為非晶質的前處理。由於晶軸本身被消除，通道效應在原理上不會發生，退火時藉由固相磊晶成長（SPE），…
- Halo佈植（口袋佈植）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…
- 電漿摻雜（PLAD）電漿摻雜（PLAD）是在含摻雜物氣體的電漿中，對晶圓施加負脈衝電壓，將離子一次引入整個表面的摻雜手法。由於不需導引離子束，即使在低能量、高劑量條件下生產效率也很高，適合對溝槽側壁等…
- 射束線式離子佈植機射束線式離子佈植機是將離子源產生的離子以質量分析器篩選、加速後，以離子束照射晶圓的佈植設備。最大的強項是只打入目標離子種類，並已分化為高劑量用的高電流機、重視精度的中電流機，以及用…
- 尖峰退火（Spike Anneal）尖峰退火是在RTP設備中以每秒超過200℃的速率升降溫，幾乎不在峰值溫度停留即通過的熱處理。將停留在高溫區的時間壓縮到不到1秒，只給予摻雜物活化所需的熱量，使擴散降到最低。它是佈植…
- 閃光燈退火（FLA）閃光燈退火（FLA）是先將晶圓預熱到400～700℃，再讓氙燈只發光數毫秒，僅將表面提升到1200℃等級的熱處理。由於在熱量擴散到內部之前發光就已結束，可在維持陡峭濃度分布的同時得…
- 片電阻（四點探針量測）片電阻是不以膜厚正規化來表示薄導電層電阻的量（Ω/sq），等於電阻率除以膜厚，對正方形而言與大小無關、為定值。由於摻雜物的活化率與擴散結果會彙整成1個數值，因此以四點探針法量測，作…
- 熱氧化熱氧化是將矽晶圓暴露在高溫（800～1200℃）的氧化性氣氛（乾氧或水蒸氣）中，使晶圓表面的矽與氧反應形成矽氧化膜（SiO₂）的製程，特點是所形成的 SiO₂ 品質與界面潔淨度極高…
- 熱處理設備熱處理設備是以高溫處理晶圓，進行摻雜物活化、氧化膜形成、退火（晶格恢復）與矽化物形成等作業的設備。
- 摻雜（Doping）摻雜（Doping）是指在半導體中加入微量雜質（摻雜物）以控制其電性。在矽中加入磷或砷會成為n型，加入硼則成為p型，在濃度10¹⁴～10²⁰cm⁻³的範圍內電阻率會變化好幾個數量級…
- 硼（B）硼（B）是加入矽中即可形成p型半導體的代表性受體（p型摻雜物）。由於原子較輕，離子佈植時容易打入較深處，因此會使用BF₂⁺離子或低能量佈植來形成淺接面。硼容易擴散並會發生暫態增強擴…
- 磷（P）磷（P）是加入矽中即可形成n型半導體的代表性施體（n型摻雜物）。以離子佈植（磷化氫）或熱擴散（POCl₃）導入，由於擴散比砷快，用於n井、LDD與太陽能電池的射極。在先進FinFE…
- 砷（As）砷（As）是讓矽成為n型的施體，由於較重且擴散慢，是用於nMOS淺而陡峭源極・汲極的n型摻雜物。在化合物半導體中也是GaAs與InGaAs的構成元素。原料砷化氫（AsH₃）毒性極強…
- 銻（Sb）銻（Sb）是讓矽成為n型的施體之一，是比磷・砷更重、擴散非常慢的n型摻雜物。由於磊晶成長時不易從基板滲出，用於功率半導體用磊晶晶圓的低電阻n型基板，以及雙極性元件的埋入層。銻也是相…
- LDD（輕摻雜汲極）LDD（輕摻雜汲極）是只將MOSFET汲極靠近閘極端的部分設為低雜質濃度，以緩和電場、抑制熱載子造成劣化的結構。以閘極為遮罩進行低劑量佈植，形成側壁間隙壁後再佈植高劑量的源極・汲極…
- 佈植腔（End Station）佈植腔（End Station）是離子佈植機中固定晶圓並實際打入離子的部分。透過離子束掃描或晶圓移動，在整片晶圓上均勻佈植，並以晶圓的傾斜與旋轉避免通道效應。以法拉第杯量測電流來控…
- 菲克定律（擴散係數）菲克定律是描述物質由高濃度處向低濃度處擴散的基本定律。第1定律表示擴散通量與濃度梯度成正比（J＝−D×dC/dx），第2定律則表示濃度隨時間的變化。比例常數擴散係數強烈依賴溫度，在…
- 合成氣體（Forming Gas，氫氣退火）合成氣體（Forming Gas）是在氮氣中混入數%氫氣的混合氣體，能在不會燃燒的氫氣濃度範圍內利用其還原作用。在MOS電晶體製造中，以400～450℃左右的合成氣體退火，用氫將矽…
最後更新：2026年10月8日