[이온 주입 공정] 이온 주입 공정의 Defect

Annealing에서 발생하는 Defect

+TED (Transient Enhanced Diffusion)

Furnace Annealing을 통해 불필요 Dopant Diffusion과 Defect Cluster 형성, 원하지 않는 이온 분포로 Activation감소, 수율 저하, 집적도 악영향

저온 공정은 손상을 회복하는데 시간이 오래 소요. Si의 점 결함에 의해 Dopant가 과도하게 확산되어서 Junction Depth가 깊어짐 (Leakage).

 – RTA, Laser 등 더 높은 온도와 낮은 시간으로 개선.

 

+산화 분위기에서 이온 재분포

고온에서 산화 진행 시 발생. 특히 Si 와 SiO2 경계면에서 Vt의 심각한 영향을 줌(Dopant의 Dose 가 변화하는 부분이 Channel 영역이기 때문)

B(가벼운 이온)는 Oxide Layer로 빠져나가면서 Interface에서Peak가 감소하고, P, As(무거운 이온)는 Si표면에 Pile Up 되면서 Peak

즉, Interface에서 B는 농도가 낮아지고, P, As는 농도가 높아짐.

 

+OED(Oxidation Enhanced Diffusion) 산화 강화 확산, 산화 분위기 Annealing에서 Si가 산화하는 속도에 비례해 점결함이 기판 내부로 주입되며 확산속도를 증가시키는 현상

(Boron-깊이 방향으로 깊게 형성)

 

+ORD(Oxidation Retardation Diffusion): 산화 지연 확산, 산화에 의해 확산 속도가 지연

(Antimony-Peak만 높고 깊이는 얕음)

 

이온 주입 공정의 결과에 따른 Defect

-Ion Channeling

이온주입 방향이 축을 따라 주입될 경우 더 깊게 주입되는 현상. Leakage 발생 Vth 변화 문제.

1) Wafer를 기울여서 이온 정지가 일어나도록 함(7도 정도 Tilt) =>1) 가장 많이 사용

2) SiO2(비결정질) 얇게 증착 해 Ion Beam을 불규칙하게 입사시킴: Deposition 공정 추가 필요

(Buffer Oxide, Screen Oxide 역할, 즉 보호막)

3) 불규칙한 표면(Damaged Crystal)을 미리 만들어 이온주입: 추가 공정 필요

Ion Channeling

-Shadowing Effect

Ion Channeling을 해결하기 위해 Wafer를 기울였을 때 이온이 주입되지 않는 부분이 생기는 것. 물체에 그림자가 생기는 것을 생각.

=>Wafer를 회전시키거나, Annealing을 통해 Diffusion 유도

Shadowing Effect

 

Wafer Charging: Positive Type의 이온 때문에 Positive Charge를 띔.

이는 Charging Effect를 발생시켜 Nonuniform한 Profile형성. 또한, Gate Oxide를 파괴해 저수율. =>이를 제거하기 위해 전자를 공급해 중성화