介紹了離子注入涉及到的隧道效應以及為什么需要7°角。

回答這個問題，首先我們要了解一個概念：隧道效應。

隧道效應，又稱溝道效應，對晶圓進行離子注入時，當注入離子的方向與晶圓的某個晶向平行時，其運動軌跡將不再是無規則的碰撞，而是將沿溝道（原子之間的縫隙）運動并且很少受到原子核的碰撞，因此來自注入的離子的阻力作用要小得多，注入離子的能量損失率很低。在其他條件相同的情況下，很難控制注入離子的濃度分布，注入深度比正常注入更深，并使注入離子的分布產生一個很長的拖尾，注入縱向分布峰值不符合高斯分布，這種現象類似于注入離子穿越晶體隧道，因此叫隧道效應。

圖 離子注入的隧道效應和傾角注入抑制隧道效應

從隧道效應的解釋來看，這不是一個好的效應。也有人會提出，為什么不利用溝道效應做深結注入？主要有2個原因，第一是離子入射方向不可能完美與晶圓的晶向平行，第二是產生隧道效應的離子數量較少且不受控制，無法定量產生一個深結注入。

圖 隧道效應和符合高斯分布的離子注入離子濃度與深度曲線

了解了隧道效應，我們就很容易理解為什么離子注入要傾角。因為注入方向和晶圓有一定傾角后，注入離子與晶圓內部的原子碰撞概率提高，而抑制了隧道效應的產生。那為什么一定是7°傾角呢？如果傾角過大，帶膠注入時，離子被光刻膠部分遮擋，形成較大的陰影區，造成實際注入區域與設計區域有一定的偏差。如果傾角過小，不能很好解決隧道效應，還易造成雙峰分布。所以，結合理論和經驗，實際工藝過程中會選擇7°角作為離子注入入射角度。

圖 注入角度過大造成的陰影區

那么除了7°角，還有哪些方法可以抑制溝道效應呢？實際工藝過程中，還會在注入之前，在硅表面熱氧化一層10nm的氧化硅薄層，因為氧化硅晶格結構與硅不同，在進入硅內部之前打亂離子注入的方向，增加隨機性。這是最常用的辦法，因為表面的氧化硅容易去除。還有一種同理的方法，是硅表面非晶化，采用定向能量離子束轟擊硅表面，使單晶硅預非晶化，破壞硅片表面晶體結構。

審核編輯：劉清