离子注入机原理

离子注入机原理

离子注入机原理：
离子注入机由离子源、质量分析器、加速器、四级透镜、扫描系统和靶室组成，可以根据实际需要省去次要部位。离子源是离子注入机的主要部位，作用是把需要注入的元素气态粒子电离成离子，决定要注入离子的种类和束流强度。离子源直流放电或高频放电产生的电子作为轰击粒子，当外来电子的能量高于原子的电离电位时，通过碰撞使元素发生电离。碰撞后除了原始电子外，还出现正电子和二次电子。正离子进入质量分析器选出需要的离子，再经过加速器获得较高能量，由四级透镜聚焦后进入靶室，进行离子注入。
高能离子注入的优势：
多样性：原则上任何元素都可以作为注入离子；形成的结构可不受热力学参数（扩散、溶解度等）限制；
不改变：不改变工件的原有尺寸和粗糙度等；适合于各类精密零件生产的最后一道工序；
牢固性：注入离子直接和材料表面原子或分子结合，形成改性层，改性层和基底材料没有清晰的界面，结合牢靠，不存在脱落的现象；
不受限：注入过程在材料温度低于零下、高到几百上千度都可以进行；可对那些普通方法不能处理的材料进行表面强化，如塑料、回火温度低的钢材等；
应用：
离子注入机是集成电路制造前工序中的关键设备，离子注入是对半导体表面附近区域进行掺杂的技术，其目的是改变半导体的载流子浓度和导电类型。离子注入与常规热掺杂工艺相比可对注入剂量、注入角度、注入深度、横向扩散等方面进行精确的控制，克服了常规工艺的限制，提高了电路的集成度、开启速度、成品率和寿命，降低了成本和功耗。离子注入机广泛用于掺杂工艺，可以满足浅结、低温和精确控制等要求，已成为集成电路制造工艺中必不可少的关键装备。

离子注入是一种掺杂方式，主要是通过高速电场加速给予掺杂离子很高的能量让其轰击半导体层，通过与半导体原子核或电子的碰撞停在半导体内部（一般是让其代替半导体（si）原子在晶格中的位置），提供电子或空穴。离子注入机主要由产生注入离子的离子源，吸取、加速电极，磁分析器和聚焦系统和载台等构成，按规格也各有不同，有的没有磁分析器，有的是先通过分析器筛选出注入离子后在进行加速，也有的是先加速后筛选，更有在磁分析器单元里面设置聚焦磁场的离子注入机等等，大致原理都差不多。