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1、离子注入工程培训教材ionimplantationl培训对象l时间地点ll1什么是离子注入？v将某种元素的原子经离化变成带电的离子v在强电场中加速，获得较高的动能后，v射入材料表层（靶）v以改变这种材料表层的物理或化学性质2离子注入的优点q各种杂质浓度分布与注入浓度可通过控制掺杂剂量(1011-1016cm-2)和能量(10-200KeV)来达到q横向分布非常均匀如1%左右，扩散5左右q表面浓度不受固溶度限制，可做到浅结低浓度或深结高浓度q注入元素可以非常纯，杂质单一性q可用多种材料作掩膜(如金属、光刻胶、介质.)，可防止沾污，自由度大。q低温过程（因此可以用光刻胶作为掩膜），避免了高温过程引
2、起的热扩散。（室温）3离子注入的局限性q会产生缺陷，甚至非晶层，必须经高温退火加以改进q产量较小q设备复杂q有不安全因素(如高压、有毒气体等)4离子注入系统l离子注入机是很复杂的设备，可以说是集成电路制造业中最复杂的设备之一。l离子注入设备可以根据它能提供的束流和能量的大小，可分为大束流与中束流注入机，高（百万电子伏特）中（介与五千与二十五万电子伏特之间）低（低与五千电子伏特）能量注入机。一般来说在高和低能量范围内，离子束流的大5接上面的内容l小属于中（小于2号安培）低（小与500微安培）的注入机，尽管离子注入机的种类很多，但其基本框架和结构是相似的，下面我们就来看一下我们的注入机，我以中束流
3、的NH-20S（201/202）为例，讲一下注入机的基本结构。6离子注入机（NH-20S）结构图l从离子源引出的离子经过加速管加速电位的加速使离子获得很高的能量，而后进入磁分析器使离子纯化，分析后的离子可再加速以提高离子的能量，再经过两维偏转扫描器使离子束均匀的注入到材料表面，用电荷积分仪可精确的测量注入离子的数量，调节注入离子的能量可精确的控制离子的注入深度。7离子注入系统的组成l离子源（IonSource)l源磁场（magent）l磁分析器(Magneticanalyzer)l加速管（Accelerator)l聚焦和扫描系统(FocusandScansystem)l靶室和后台处理系统(Ta
4、rgetAssembly)8第一部分离子源（ionsource）l一说起离子源，我们就会注意到一个“源”字，万物基于一个“源”字,离子注入机也一样。现在的集成电路制造中，为了操作方便，一般采用气体源气体源，如BF3,BCl3,PH3,ASH3等如用固体或液体做源材料，一般先加热，得到它们的蒸汽，再导入放电区。现在我们用的都是气体源，方便省事。最常用的有BF3,PH3,ASH3还有Ar（氩气），氩气有9l其特殊的性质，刻蚀作用，帮助我们清洗设备，稳定束流。离子源（离子源（Ion Source)灯丝(filament)发出的自由电子在电磁场作用下，获得足够的能量后撞击分子或原子，使它们电离成离子，
5、再经吸极吸出，由初聚焦系统聚成离子束，射向磁分析器。阳离子生成处是在等离子环境中，使气体分子离子化。l离子源的电场由ARC电压和ARC电流提供。10两种离子源对比11l我们常用的就是弗利曼（freeman）式离子源，还由一种为伯纳（bernas）式离子源。影响离子产生的因素有：灯丝的好坏，离子源安装的位置，通入气体的量的多少等，因此每次更换离子源时要认真操作，把位置放好，注意吸极石墨板的位置，以免短路，造成没有必要要的损失。（这里指大束流注入机）12第二部分源磁l源磁位于离子源处，一个电磁线圈，主要作用就是给离子源内的离子增加磁场，使离子间充分碰撞，产生更多的离子，也就使增加离化率。13第三部
6、分磁分析器磁分析器磁分析器(magnet analyzer)利用不同荷质比的离子在磁场下运动轨迹的不同将离子分离，选出所需的杂质离子。被选离子束通过可变狭缝，进入加速管。14第四部分加速管加速管(Accelerationtube)l离子在静电场作用下加速到所需的能量。在加速管的入口和出口之间设置电位差（0200Kev）对离子进行加速。15第五部分聚焦和聚焦和扫描系描系统(deflectionandscanning)l离子束离开加速管后进入控制区，先由静电聚焦透镜使其聚焦。再进行x-y两个方向扫描，然后进入偏转系统，束流被偏转注到靶上。就是我们控制面板上的Qlens，俗称四极透镜，在四个电极上家
7、电压，调整束流(balance和trim)。X和Y扫描极板（X,Y-SCAN）在扫描电极上加三角波电压，使离子束进行X和Y扫描，在硅片上均匀的打入离子。16偏折板l中性粒子，不会受电场的作用而改变路径。但是在注入时，中性粒子并无法被去除和检测到，这样就影响离子束的质量，所以我们必須避免让其注入硅片中。系统上，以一静电偏折板，来改变离子的路径。17第六部分靶室和后台处理系统(TargetAssembly)l靶室和后台靶室和后台处理系理系统 (Target Assembly) 包括测量电荷的法拉第杯(Faradayscup)，全自动装片和卸片机构，以及控制电流和总电量。这部分即进行离子注入的位置，
8、在此处进行处理的制品有叶片式处理（一片一片的注入，要求20秒以上指中束流注入机）和批处理（在圆盘上放13片，要求在10分钟以上指大束流注入机）18l以上就是注入机的基本结构，不同注入机结构有很多不同之处，希望大家在今后的工作中能逐渐的掌握，有不懂的地方，有后还要进行相关的培训。l离子源更换和冷泵再生的操作方法，进行现场培训，相关的作业指导书已制定好，大家好好看看，把其学会，我要考试的。19II工程日常设备点检和相应故障的处理l设备的点检每天进行一次，有白班的人来完成，如有异常情况，要作好相应的记录，与技术员联系。在就是中束流注入机由于冷却水突停和电的不稳而造成真空跳掉的处理方法。参考冷泵再生作
9、业指导书，在这里我简单说一下源动停止时的一些处理方法：l停冷却水和停电。20NH-20S真空控制图21注入工程的工艺质量判断l目前本工程完成的注入工序有四道：以630为例：lP+:Boron（B+）60Kev1.0E15cm2lP-:Boron（B）80Kev3.2E13cm2lN+:As60Kev5.0E15cm2lBCK-IMP(背注)：P+50Kev1.0E15cm2l大家在进行制品加工时一定要确定好工艺条件，不懂就不加工，作好加工的要求，尤其时注入时的指差呼称：知道？22lNH-20S的指差呼称：离子种类，能量，剂量，真空度，SCAN波形l大束流注入机的指差呼称：离子种类，能量，剂量，
10、注入ES,注入ES真空SCAN（balance和scanmax）l我们要知道与我们相联系的其他工程，有光刻（PHO）刻蚀（ET）扩散（DIF），加工好的制品要知道送给那个工程，千万不能送错。在接受前道工序送来的制品，我们要仔细检查，严把质量关，我在这里给大家提供一些质量图片，希望大家能认真识别图形，以弥补我们注入工程以来缺乏对图形的认识。23P图形24P+环上图形25l光刻胶是一种半通明的物质，当它涂在硅片上时，有胶的地方颜色会变得暗一点，无胶的地方颜色亮一点。l在无光刻胶的地方是SIO2，大约是500A,大家可以看到，在显微镜下，500A的SIO2的颜色是淡黄色，要记住！l另外我们在检查制品
11、时，如果有划伤，首先要看划伤的部位是那里，假如是胶上时，判断划伤的严重，轻微时无影响，严重时要与技术员联系，假如是胶以外地方，根据严重与否，在判定。注入要求划伤在1.5cm左右，判定为异常，填联络单。26联络单的使用方法l联络单分为工程联络单和异常联络单，工程联络单即联络单，是对单个工程有效，把制品的异常情况记录清楚，填好的联络单要和随工单一起流下去。那什么时候使用联络单呢？在注入工程有几种情况：1.碎片，包括人和设备碎片；2.划伤，包括人为和设备，若划伤是本工程时，有本工程填写，其它的有其它工程填写。l异常联络单指在工艺和质量有问题时填写，在碎片严重时也要填写异常联络单。27POLY图形(E
12、T后)28l在POLY-ET后的制品，也即就是在我们进行P注入，制品表面已经没有光刻胶了，其黄色区域是polysilicon（多晶硅），而表面有点暗灰色区域是SIO2，大约为700A，这就与P不同了，也有助于我们来区别所加工的制品是不是要注入的工序，不至于搞错。29POLY后与环上对比30N+图形（ET后）31N+ET后的环上图形32注入的皱胶现象33注入后的皱胶现象34l通过对图形的认识，大家要掌握住关键的地方，严格控制注入工程的质量关。如果在工作的时候，有什么不懂的地方，要多问，使自己没有那些含糊的概念。355S活动l都说了这么久5S了，大家有没有真正的理解，有没有做到，或者说知道5S是什
13、么不？l通过这次培训，要把自己心目中的盲点扫清。正在的认识5S到底是什么，我们为什么要学习5S。3637l5S管 理 就 是 整 理 （ SEIRI） 、 整 顿（ SEITON） 、 清 扫 （ SEISO） 、 清 洁（SETKETSU）、素养（SHITSUKE）五个项目，因日语的罗马拼音均以S开头而简称5S管理。5S管理起源于日本，通过规范现场、现物，营造一目了然的工作环境，培养员工良好的工作习惯，其最终目的是提升人的品质 ， 养 成 良 好 的 工 作 习 惯 ：1、革除马虎之心，凡事认真（认认真真地对待工作中的每一件小事 ）l2、遵守规定l3、自觉维护工作环境整洁明了l4、文明礼貌38注入工程的5S活动l整理整理l把平常“必要”的物品和使用频度“少”的物品分开，把不用的物品收走。l把身边周围、作业领域的不用物品收走，提高作业效率ll整整顿l把整理完后要用的物品，按照“保管场所”、“保管方法”、“保管规定”放置好。l做最有效的作业l39l清清扫l在规定的时间内，对“我的设备”“我的环境”进行清扫，维护洁净度。l通过清扫，排除尘埃及废弃物ll清清洁l保持设备环境的洁净度，让设备状况成为“看得见的管理”，加工具有高品质的产品。l强化设备管理，防止故障发生ll素养素养l保持良好的行为、语言习惯，遵守各类规章制度。l按照车间规章制度规定的作业方法工作l40
