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晶圆离子注入与掺杂工艺服务

B/P/As/Sb 全谱系掺杂,能量剂量宽范围可调,配套退火激活与方块电阻检测,硅、SiC、GaN 衬底一片起做。

服务介绍

离子注入是把掺杂离子加速后打入晶圆,精确控制导电类型、浓度与结深的工艺。我们覆盖 B/BF₂⁺/P/As/Sb/Al/N 等掺杂种类,注入能量 5keV–400keV、剂量 1×10¹¹–1×10¹⁶ cm⁻²,片内均匀性 ≤±1.5%。

配套 RTA 快速退火或炉管退火激活掺杂、修复晶格损伤,随批提供方块电阻、SIMS 剖面等检测数据;掺杂常与薄膜沉积(屏蔽氧化层/硬掩膜)、光刻(注入掩膜)串联。器件应用可参考射频与功率器件。

离子注入机洁净室作业示意

能量 5keV–400keV、剂量 1E11–1E16 宽范围可调,配套退火激活

应用场景

CMOS 阱区与源漏

B/BF₂⁺ 与 P/As 注入形成阱区、源漏与深结,覆盖从轻掺杂到重掺杂的常规掺杂结构。

功率器件掺杂

SiC 用 Al/N 高温注入形成体区与终端结构,用于功率器件与器件隔离,适配功率电子 SiC/GaN应用。

传感器与探测器件

为传感器与探测器提供掺杂浓度与结深控制的注入,配合掩膜实现选择性掺杂区域。

浅结与超浅结

低能段适配浅结源漏,配合 7° 倾角、屏蔽氧化层与预非晶化(PAI)获得更陡峭的超浅结剖面。

SiC / GaN 掺杂

支持 SiC 高温注入(Al/N)与 GaN 表面改性评估,衬底可自带或从SiC/GaN 衬底库选配。

科研小批量

一片起订,科研样品与小批量同样欢迎,可先做首片验证方块电阻再批量。

能力介绍

轻掺杂与重掺杂

从 10¹¹ cm⁻² 级轻掺杂到 10¹⁶ cm⁻² 级重掺杂,覆盖阱、源漏、埋层、终端等全类型掺杂结构。

退火激活配套

RTA 快速退火(950–1100 ℃,秒级)或炉管退火可选,修复晶格损伤并激活掺杂,随批提供方块电阻数据。

SiC / GaN 兼容

支持 SiC 高温注入(Al/N)与 GaN 表面改性评估,衬底可自带或从我司SiC/GaN 衬底库直接选配。

沟道效应抑制与损伤修复

沟道效应抑制

  • 倾角注入:常规 7° 倾角(可搭配扭转角),避免离子沿主要晶向长驱直入;
  • 屏蔽氧化层:生长 10–50nm 薄氧化层,使入射离子随机化并保护表面;
  • 预非晶化(PAI):注入前用 Si/Ge 高剂量形成非晶表层,获得更陡峭的超浅结剖面;
  • 组合方案:PAI + 屏蔽氧化层 + 倾角 + 低温退火可进一步收窄剖面。

损伤修复

  • 每次离子入射都会造成晶格点缺陷,重离子(如 As、Sb)更易在较低剂量下非晶化;
  • 退火经固相外延再结晶(SPER)由非晶/晶体界面向表面推进,修复损伤区;
  • 端-of-range(EOR)位错环需更高温退火才能消除,退火方案据此平衡激活与扩散;
  • SiC/GaN 等高剂量注入建议配合保护退火或后续抛光评估。

服务流程

需求评估

提供衬底类型、目标掺杂剖面(能量/剂量)或器件结构要求,工程师 24h 内反馈可制造性建议与报价。

工艺确认

首片验证:注入后退火并测方块电阻,数据发您确认后再批量执行。

批量注入

按确认参数排产,关键批次提供剂量监测片数据。

交付检测

成品 + 检测报告(方块电阻、剂量均匀性)+ 13% 增值税专票,顺丰包邮。

离子注入与退火激活示意

方块电阻、剂量均匀性与剖面数据随批交付

退火激活配套

RTA 快速退火(950–1100 ℃,秒级)或炉管退火可选,修复晶格损伤并激活掺杂,随批提供方块电阻数据。

参数规格

可注入离子种类

离子种类导电类型典型应用可加工衬底
B(硼)/ BF₂⁺P 型CMOS 阱区、源漏、衬底掺杂Si、SiC、GaN
P(磷)N 型源漏、深结、MOS 栅Si、SiC
As(砷)N 型浅结源漏、重掺杂埋层Si
Sb(锑)N 型超低扩散埋层、双极器件Si
Al(铝)P 型SiC 功率器件体区、终端SiC
N(氮)N 型SiC 衬底与漂移区掺杂SiC

能量与剂量能力范围

参数能力范围备注
注入能量5 keV – 400 keV低能段适配浅结,高能段适配埋层与深结
注入剂量1×10¹¹ – 1×10¹⁶ cm⁻²轻重掺杂全覆盖,剂量均匀性 ≤ ±1.5%
晶圆尺寸2 – 8 英寸(12 英寸可评估)硅与化合物衬底通用载片台
注入角度0° / 7°(可定制倾角)7° 抑制沟道效应
注入温度常温 – 500 ℃(高温注入可约定)SiC 高温注入降低晶格损伤
均匀性片内 ≤ ±1.5%,片间 ≤ ±2%随批提供剂量检测数据

退火激活与电性表征

环节能力范围作用 / 说明
快速退火(RTA)峰值 900–1100°C,尖峰 < 1s 或均热 10–120s,均匀性约 ±2°C激活掺杂并抑制扩散,适合浅结
炉管退火700–1100°C,10 min–4 hr,批量 25–50 片/炉深结推进、损伤修复、氧化退火合并步骤
方块电阻 mapping四探针 49 点,片内均匀性数据评估电激活与掺杂均匀性
SIMS 剖面检出限约 1×10¹⁴ cm⁻³测化学掺杂浓度-深度分布
扩展电阻(SRP)深度分辨率约 5nm结深(Xj)测量
霍尔测试载流子浓度与迁移率验证电学激活效果

设备与工艺装备

按注入能量段与退火/表征环节配置对应设备,仅列类别与用途,不涉及具体品牌:

设备类别典型配置用途
离子注入机中束流注入机 / 高能注入机 / 高温注入台掺杂离子加速注入与 SiC 高温注入
快速退火设备RTA 快速退火炉秒级激活掺杂并抑制扩散
炉管退火设备高温炉管 / 氧化炉深结推进、损伤修复与氧化退火
电性量测设备四探针方阻仪 / 霍尔测试台方块电阻、载流子浓度与迁移率
成分与结深量测SIMS / 扩展电阻(SRP)掺杂剖面与结深测量

实际案例

功率器件

SiC 高温 Al 注入形成终端结构

为 SiC 功率器件项目提供高温 Al 注入形成体区与终端结构,注入后做保护退火与方块电阻验证。

注入剂量均匀性与方块电阻经首片验证后放量。

CMOS 工艺

浅结源漏低能注入

采用低能 B/P 注入配合 7° 倾角与屏蔽氧化层抑制沟道效应,形成浅结源漏结构。

剖面经 SIMS/SRP 确认,结深与电激活符合设计目标。

科研原型

无明确参数的目标驱动注入

某课题组仅提供目标方块电阻与结深,工程师结合经验模型推荐能量/剂量组合,首片先行验证。

首片方块电阻达目标窗口后再批量,减少试错成本。

常见问题

没有明确的注入参数,只有器件目标,可以做吗?
可以。提供器件类型与目标电学指标(如方块电阻、结深),工程师结合经验模型推荐能量/剂量组合,首片验证后再批量。
SiC 注入后表面粗糙度会变差吗?
高剂量 SiC 注入可能引入表面台阶,建议注入后进行碳膜保护退火或后续抛光评估。我们可以在报价阶段一并提供退火方案建议。
退火是必选的吗?
多数场景需要退火以激活掺杂并修复晶格损伤;若您后续自建退火流程,也可只交付注入片,检测报告注明未退火状态。
最小起订量是多少?
一片起订,科研样品与小批量同样欢迎。批量订单按阶梯报价,详见询价通道。
沟道效应会怎样影响掺杂剖面?
当离子沿晶体的主要晶向进入时会长驱直入,在掺杂剖面尾部形成难以预测的拖尾,影响结深一致性。常见抑制手段包括 7° 倾角(可搭配扭转角)、生长 10–50nm 屏蔽氧化层,以及注入前用 Si/Ge 预非晶化(PAI)形成非晶表层。工程师会按目标结深给出组合方案。
注入造成的晶格损伤怎么修复?
通过退火实现固相外延再结晶(SPER)修复损伤区;非晶/晶体界面附近的端-of-range(EOR)位错环需要更高温退火(约 900–1000°C)才能消除。我们的退火方案在修复损伤的同时尽量保持已设计的掺杂剖面,随批提供方块电阻与剖面数据。
注入后元素分布怎么验证?
按需提供多手段表征:四探针方块电阻 mapping 评估电激活与均匀性,SIMS 测化学掺杂剖面,扩展电阻(SRP)测结深,霍尔测试给出载流子浓度与迁移率。具体检测项在报价时按项目约定。
注入能量和剂量的范围是多少?
注入能量 5keV–400keV,低能段适配浅结、高能段适配埋层与深结;剂量 1×10¹¹–1×10¹⁶ cm⁻²,覆盖轻掺杂到重掺杂,剂量均匀性 ≤±1.5%(片内),随批提供剂量检测数据。
能注入哪些离子?
覆盖 B/BF₂⁺(P 型)、P/As/Sb(N 型),以及 SiC 用的 Al、N。不同离子的可加工衬底不同(如 Al/N 主要用于 SiC),请提供衬底类型与目标导电类型,工程师给出推荐组合。
退火方式怎么选?
看结深与热预算:浅结多用 RTA 快速退火(峰值秒级),激活掺杂同时抑制扩散;深结推进、批量处理或需要合并氧化步骤时选炉管退火。工程师按目标结深与器件热预算给出方案。

把掺杂要求发给我们,工程师 24h 内出方案

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