等离子体掺杂（Plasma Doping）

等离子体中的离子可以利用等离子体的自偏压特性和外加偏压组合，将离子轰击晶圆片表面的能量范围控制在数电子伏 （eV）至数万电子伏，从而可以部分替代传统的离于注入。等离子体掺杂的最大优点是，可以高效地实现超低能量的搭杂，这是因为其工艺过程是在“面”上处理的，而传统的离子注人是在“点”上处理的。对于那些对离子成分和轰击能量纯度要求不高的IC 产品的生产制造，这种工艺非常适合。 等离子体浸没离子注入(Plasme ImmersionlonImplantation，PIII） 或等离子体摻杂 (Plasma Doping, PIAD）系统已经被广泛地开发、应用于需要低能量或高剂量的IC 产品规模生产中（如超浅结和深沟槽应用）。

通常，用射频电源产生高浓度等离子体电离掺杂气体，而用偏置电源加速离子去“轰击”圆片表面。最常用的 PLAD 掺杂气体为 B2H6，用于硼掺杂。对于需要非常高剂量的圆片摻杂的产品，由于离子注入机需要“点”式扫描注入，即使在最高的离子束流下，工艺实施时间仍然较长，产出效率低。而等离子体掺杂则采用等离子体的“面”轰击来替代离子束的 “点”扫描，因此可以大幅度提升产出效率。但是，PLAD 不能选择离子种类，也不能精确控制离子的流量或剂量，因此 PLAD 的主要应用范围是高剂量、非关键层离子注入。目前，PLAD广泛应用于 DRAM 芯片的多晶硅补偿掺杂，以及 DRAM 器件阵列的接触注入。 在等离子体浸没系统中，掺杂离子将轰击圆片，并被注入衬底。掺杂离子流通量主要受外加RF或微波的功率控制，离子的能量主要由偏压的射频功率决定。通过磁铁的电流可以调整磁场的位型，由于低气压下磁化的等离子体受到磁场的约束，因此可以通过磁场来控制摻杂离子流的均匀性。等离子体浸没注入技术是一种低能量过程，离子能量一般小于1keV，所以对于亚0.1um 器件的应用，PIII可以用于形成超浅结。与传统离子注入技术相比，等离子体浸没系统的缺点是无法选择特殊的离子种类，并且由于离子流量受等离子体位置和反应室压力的影响，离子能量分布范围不如传统离子注入那样单纯，容易形成能量污染。所以，等离子体浸没注入系统很难精确控制掺杂物的浓度和结深。

审核编辑 ：李倩