单晶硅离子注入与快速热退火浓度分布修正模型

"本文详细探讨了单晶硅中离子注入及快速热退火后的浓度分布模型，特别是针对B、P、As三种离子的处理。作者基于已有研究，分析了快速热退火过程对注入离子浓度分布的影响，并提出了修正模型，以更准确地预测多次注入后的浓度分布情况。该模型考虑了注入离子的种类、能量、注量以及快速热退火的温度和时间等因素，适用于不同离子的多次注入场景。" 在半导体制造中，离子注入是一种关键的杂质掺杂技术，用于定制硅片的电特性。传统的炉温退火由于可能导致严重的杂质扩散，已逐渐被快速热退火（Rapid Thermal Annealing, RTA）所替代，RTA能在短时间内完成退火过程，减少了杂质扩散，有利于提高芯片的性能和制造精度。 在本研究中，作者首先概述了离子注入的基本模型，包括Lindhard等人提出的LSS理论，这一理论在一定程度上忽略了注入时的沟道效应。对于As和P的注入，研究采用了两个相连半高斯分布的模型来描述其在硅中的浓度分布。模型中，C1(x)和C2(x)分别表示不同区域的浓度分布，其形状参数（如半高斯宽度σp1和σp2）与注入条件有关。 对于B、P、As三种离子，研究者发现原有的模型在描述实际工艺时存在不足，尤其是在快速热退火后。因此，他们提出了一个修正模型，这个模型能够更好地模拟退火过程中离子的扩散和激活，从而改善了预测注入离子在硅晶体内分布的准确性。通过比较修正模型的计算结果与实验数据，两者的吻合度得到了验证，证明了该修正模型的有效性。 快速热退火的温度和持续时间是决定离子分布的关键因素，它们会影响离子在硅晶格中的扩散距离和激活程度。在修正模型中，这些参数被纳入考虑，使得模型能够根据具体工艺参数预测出更为精确的浓度分布。 这篇2003年的论文对离子注入和快速热退火技术进行了深入研究，提出的修正模型对于优化半导体制造工艺，尤其是超大规模集成电路（VLSI）的制程控制，具有重要的理论指导价值。通过这种模型，工程师们能够更好地预估和控制半导体器件的性能，从而提升集成电路的良率和整体质量。