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离子注入技术

1.什么是离子注入?

离子束把固体材料的原子或分子撞出固体材料表面,这个现象叫做溅射;而当离子束射到固体材料时,从固体材料表面弹了回来,或者穿出固体材料而去,这些现象叫做散射;另外有一种现象是,离子束射到固体材料以后,离子束与材料中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的相互作用,入射离子逐渐损失能量,最后停留在材料中,并引起材料表面成分、结构和性能发生变化,这一现象就叫做离子注入。  离子注入可分为半导体离子注入(掺杂)、材料改性注入(金属离子注入)和新材料合成注入。


离子注入工艺的特点

1.低温工艺

2.注入剂量可精确控制3.注入深度可控

4.不受固溶度限制

5.半导体掺杂注入需要退火以激活杂质和消除损伤

6.材料改性注入可不退火引入亚稳态获得特殊性能

7.无公害技术

8.可完成各种复合掺杂


离子注入的应用

1.P阱或N阱注入   ~10E12/cm2

2.阈值调整注入   ~10E11/cm2

3.场注入         ~10E12/cm2

4.源漏注入       ~10E15/cm2

5.隔离注入       ~10E15/cm2

6.基区注入       ~10E12/cm2

7.发射、收集区注入~10E15/cm2

8.智能剥离氢注入~10E16/cm2

9.材料改性注入   ~10E16/cm2

10. SOI埋层注入  ~10E17-10E18/cm2


2.离子注入机的结构原理

离子注入机主要由以下几部分组成:

1.离子源在起弧室内产生等离子体

2. 离子吸出系统:从源内引出离子束

3. 磁分析系统:从引出离子束中偏析出所需注入束

4. 加速系统:对注入离子束加速获得所需能量

5. 聚焦、扫描、偏转系统:调控注入离子束

6. 法拉第电荷计量系统:测控注入离子剂量

7. 装片、注入、出片系统:完成离子注入工艺

8. 真空系统:使束通道达到10-3-10-5Pa的真空度

9. 冷却系统:对离子源、分析腔、注入靶等冷却


先加速后分析注入机结构示意

离子注入系统的原理示意图


Vll Sta 80HP 300mm 大束流注入机

离子源的种类

1.潘宁源 在阴极-阳极间起弧电离源气分子,获得等离子体,适合小束流气体离子注入

2.热灯丝源(Freeman源)靠灯丝发射电子激发等离子体,适合无氧气体离子的中小束流注入

3.溅射源 对Ar离子溅射出的金属离子起弧电离,获得等离子体,适合小束流高熔点金属离子注入

4.蒸发源 对金属蒸汽起弧电离形成等离子体,适合低熔点金属离子注入

5.MEVVA源(金属蒸汽真空弧离子源)新型的强流金属离子源,适合材料改性的无分析注入 


Varian 注入机离子源

                         大束流离子源(160XP)                                      中束流离子源(CF-3000)



Eaton注入机离子源

           

                    大束流离子源(8-10mA)                    中束流离子源(NV-6200)










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