本文介紹了離子注入的溝道效應。

溝道效應，英文名Channeling Effect，是離子注入工序中非常重要的一種效應，對于雜質的分布影響很大。

什么是溝道效應？

溝道效應是指在晶體材料中，注入的離子沿著晶體原子排列較為稀疏的方向穿透得比預期更深的現象。

為什么會產生溝道效應？ 首先，要理解什么是晶體。 在晶體材料中，原子以規則的晶格形式排列，某些特定晶向上的原子排列間隙較大，當離子沿著這些晶向注入時，它們遇到的碰撞最少，穿透的距離更深；當注入的離子不沿著晶格的低密度方向，離子在進入晶體材料時會遇到更多的原子碰撞。這些碰撞會導致離子失去能量，那么，離子將在接近表面的區域內停留下來，形成較淺的摻雜剖面。

溝道效應對離子注入的影響？ 摻雜深度與分布與設計預期不符 溝道效應雖然可以使注入離子穿行的更遠，但是注入的深度卻是不可控的。所有的離子離子束不是完美地完全平行于溝道。許多離子注入襯底后會發生許多次核碰撞，只有少數一些會進入很深的距離，這樣注入的深度有的深有的淺，很不均勻。 器件的一致性降低 在晶體管等半導體器件中，摻雜劑的分布直接影響到器件的關鍵性能指標，例如開關特性、閾值電壓、載流子遷移率等。因此不均勻的摻雜深度與分布，導致器件的一致性，穩定性降低。

怎么避免溝道效應的影響？ 一般有三種方式，調整離子注入角度。 什么是注入角度？ 離子注入角度是指離子束相對于晶圓表面法線的傾斜角度。 常見的注入角度是多少？為什么？ 通過調整離子注入的角度，使離子的入射方向與晶格溝道不對齊，可以顯著減少溝道效應。常見的做法是將注入角度設為晶面法線的7度到10度之間，這有助于打亂離子的路徑，減少沿通溝穿透的概率。另一方面又可保證注入的深度與減少離子注入的陰影效應。 表面無序化處理 在頂部沉積非晶材料，如氧化硅。氧化硅必須非常薄，大概在十幾個納米左右。這樣可以改變離子注入過程中的局部結構環境。非晶態薄膜由于其無序的原子排列，沒有晶格溝道，因此可以有效地打亂進入離子的路徑，降低其沿晶格溝道直接穿透到深層的可能性。 注入前無定形處理 通過預先注入某些輕離子（如氫或氦），在晶格中引入缺陷，這些缺陷可以作為散射中心，減少后續摻雜離子的溝道穿透。

審核編輯：黃飛