芯耀
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在半導(dǎo)體制造過程中，離子注入時將晶圓傾斜一定角度（通常為 5°~7°）是一項關(guān)鍵工藝調(diào)整，主要目的是解決溝道效應(yīng)（Channeling Effect）帶來的不利影響，確保離子注入的精度和均勻性。以下是具體原因和原理：
一、溝道效應(yīng)的危害
1. 什么是溝道效應(yīng)？
半導(dǎo)體材料（如單晶硅）具有周期性原子排列的晶體結(jié)構(gòu)，形成規(guī)則的原子 “通道”。
當(dāng)離子以平行于晶向的方向（如 <100>、<111 > 晶向）注入時，離子可能沿原子通道快速深入晶圓內(nèi)部，導(dǎo)致：
注入深度遠(yuǎn)大于預(yù)期（比正常射程深數(shù)倍至數(shù)十倍）。
濃度分布不均勻（局部區(qū)域劑量過高或過低）。
2. 對器件性能的影響
溝道效應(yīng)會導(dǎo)致晶體管的閾值電壓漂移、漏電流增大或器件參數(shù)不一致，嚴(yán)重影響芯片良率和性能。
二、傾斜角度抑制溝道效應(yīng)的原理
1. 破壞離子與晶向的平行性
通過將晶圓傾斜 5°~7°（同時通常伴隨旋轉(zhuǎn)，如繞法線旋轉(zhuǎn) 30°），使離子注入方向偏離晶體主晶向。
離子不再沿原子通道直線前進(jìn)，而是與原子發(fā)生多次碰撞散射，能量逐漸衰減，最終停留在預(yù)期深度范圍內(nèi)。
2. 等效增加散射概率
傾斜角度使離子路徑與晶體原子列的夾角增大，碰撞概率顯著提高，從而：
縮短有效射程，使注入濃度峰值符合設(shè)計要求。
均勻化深度分布，避免局部過深或過淺的異常情況。
三、其他輔助措施
除了傾斜角度，半導(dǎo)體工藝中還常結(jié)合以下方法進(jìn)一步抑制溝道效應(yīng)：
1. 預(yù)非晶化注入（Pre-amorphization Implant, PAI）
先注入低能量的惰性離子（如 Ge），在晶圓表面形成非晶層，破壞晶體結(jié)構(gòu)，阻斷后續(xù)離子的溝道路徑。
2. 使用掩蔽氧化層
在注入?yún)^(qū)域生長一層二氧化硅（SiO?）或氮化硅（Si?N?），利用掩膜材料與硅的原子序數(shù)差異，增加離子散射，間接抑制溝道效應(yīng)。
四、角度選擇的平衡考量
1. 角度過大的風(fēng)險
若傾斜角度過大（如超過 10°），可能導(dǎo)致：
邊緣注入劑量偏差：晶圓邊緣區(qū)域的離子入射角變化更大，劑量均勻性惡化。如果存在PR注入時，存在較大角度時，PR邊緣區(qū)域?qū)霈F(xiàn)低濃度的陰影情況，導(dǎo)致性能出現(xiàn)差異。
設(shè)備兼容性問題：部分注入機(jī)臺對大角度傾斜的機(jī)械穩(wěn)定性要求更高，增加工藝復(fù)雜度。
2. 晶向與材料的適配
不同晶向的硅片（如 <100>、<111>）對溝道效應(yīng)的敏感度不同，需通過實驗優(yōu)化傾斜角度，確保抑制效果與工藝穩(wěn)定性的平衡。
總結(jié)
離子注入時的傾斜角度是半導(dǎo)體工藝中對抗溝道效應(yīng)的核心手段，通過物理上破壞離子與晶體的平行性，實現(xiàn)注入深度和濃度的精確控制。這一微小調(diào)整（僅幾度）體現(xiàn)了半導(dǎo)體制造中 “原子級精度” 的工藝要求，是保證先進(jìn)制程器件性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。
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