什么是半导体离子注入技术？

半导体离子注入技术是一种材料表面改性高新技术，在半导体材料掺杂，金属、陶瓷、高分子聚合物等的表面改性上获得了极为广泛的应用，在当代制造大规模集成电路中，可以说是一种必不可少的手段。

基本原理：

用能量为100keV量级的离子束入射到材料中去，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，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。

离子注入的优点是能精确控制杂质的总剂量、深度分布和面均匀性，而且是低温工艺（可防止原来杂质的再扩散等），同时可实现自对准技术（以减小电容效应）。

作为一种材料表面工程技术，离子注入技术具有以下一些其它常规表面处理技术难以达到的独特优点：

纯净的无公害的表面处理技术

无需在高温环境下进行，无需热激活，不会改变工件的外形尺寸和表面光洁度

与基体之间不存在剥落问题

离子注入后无需再进行机械加工和热处理

荣欣源为客户提供大束流、中束流、高能离子源用钨钼精密部件。

改变半导体局部导电性的重要方法主要有以下几种：

掺杂：在半导体材料中掺入不同的杂质原子，可以改变材料的导电性质。掺入五价元素（如磷、砷等）可以形成N型半导体，掺入三价元素（如硼、铝等）可以形成P型半导体。

离子注入：通过离子注入技术，在半导体表面形成高能离子轰击区域，使局部区域的导电性质发生改变。离子注入通常用于制作集成电路器件的精细控制区域。

光刻技术：利用光刻技术在半导体表面覆盖一层光刻胶，并在胶面上利用投影机将芯片上的图形投影到光刻胶上，最后在芯片表面暴露出光刻胶中未被覆盖的部分。通过这种方式，可以在芯片表面形成精细的图形结构，进而改变半导体的局部导电性。

聚焦离子束（FIB）技术：FIB技术利用高能离子束在半导体表面进行刻蚀和刻划，可以制作出微米级别的半导体器件结构。通过这种方法可以在半导体表面形成局部结构，进而改变局部区域的导电性质。

这些方法通常用于半导体器件的制造和修饰，可以在半导体表面形成精细的结构和控制区域，对于半导体器件的性能和功能的提升非常重要。

离子注入是离子参杂的一种。随着VLSI器件的发展，到了70年代，器件尺寸不断减小，结深降到1um以下，扩散技术有些力不从心。在这种情况下，离子注入技术比较好的发挥其优势。目前，结深小于1um的平面工艺，基本都采用离子注入技术完成掺杂。离子注入技术已经成为VLSI生产中不可缺少的掺杂工艺。………离子注入具有如下的特点①可以在较低温度下（400℃）进行，避免高温处理。②通过控制注入时的电学条件（电流、电压）可以精确控制浓度和结深，更好的实现对杂质分布形状的控制。而且杂质浓度不受材料固溶度的限制。③可选出一种元素进行注入，避免混入其他杂质。④可以在较大面积上形成薄而均匀的掺杂层。同一晶片上杂质不均匀性优于1％，且横向掺杂比扩散小的多。⑤控制离子束的扫描区域，可实现选择注入并进而发展为一种无掩模掺杂技术。…………离子注入技术应用领域2．1 离子注入应用于金属材料改性离子注入应用于金属材料改性，是在经过热处理或表面镀膜工艺的金属材料上，注入一定剂量和能量的离子到金属材料表面，改变材料表层的化学成份、物理结构和相态，从而改变材料的力学性能、化学性能和物理性能。具体地说，离子注入能改变材料的声学、光学和超导性能，提高材料的工作硬度、耐磨损性、抗腐蚀性和抗氧化性，最终延长材料工作寿命。离子注入提高工模具的耐磨性能、金属样品的抗疲劳性以及金属表面耐腐蚀性2 离子注入机应用于掺杂工艺在半导体工艺技术中，离子注入具有高精度的剂量均匀性和重复性，可以获得理想的掺杂浓度和集成度，使电路的集成、速度、成品率和寿命大为提高，成本及功耗降低。这一点不同于化学气相淀积，化学气相淀积要想获得理想的参数，如膜厚和密度，需要调整设备设定参数，如温度和气流速率，是一个复杂过程。上个世纪70年代要处理简单一个的ｎ型金属氧化物半导体可能只需6～8次注入，而现代嵌入记忆功能的CMOS集成电路可能需要注入达35次。技术应用需要剂量和能量跨越几个等级，多数注入情况为：每个盒子的边界接近，个别工艺因设计差异有所变化。随着能量降低，离子剂量通常也会下降。具备经济产出的最高离子注入剂量是1016/cm2，相当于20个原子层。3 在SOI技术中的应用由于SOI技术（Silicon-on-Insulation）在亚微米ULSI低压低功耗电路和抗辐照电路等方面日益成熟的应用，人们对SOI制备技术进行了广泛探索。1966年Watanabe和Tooi首先报道通过O＋注入形成SILF表面的Si氧化物来进行器件间的绝缘隔离的可能性。1978年，NTT报道用这项技术研制出高速、低功耗的CMOS链振荡电路后，这种注O＋技术成为众人注目的新技术。从而注氧隔离技术即SIMOX就成了众多SOI制备技术中最有前途的大规模集成电路生产技术。1983年ＮＴＴ成功运用了SIMOX技术大批生产了COMSBSH集成电路；1986年ＮＴＴ还研制了抗辐射器件。这一切，使得NTT联合EATON公司共同开发了强流氧离子注入机（束流达100mA），之后EATON公司生产了一系列NV－200超强流氧离子注入机，后来Ibis公司也研制了Ibis－1000超强流氧离子注入。从此SIMOX技术进入了大规模生产年代。到了上世纪90年代后期，人们在对SIMOX材料的广泛应用进行研究的同时，也发现了注氧形成的SOI材料存在一些难以克服的缺点，如硅岛、缺陷，顶部硅层和氧化层的厚度不均匀等，从而导致了人们开始着眼于注氢和硅片键合技术相结合的智能剥离技术即SMART CUT技术的研制，上世纪90年代末期，H＋离子注入成了新的热门话题。目前虽无专门的H＋离子注入机，但随着SMART CUT工艺日趋成熟，不久将会出现专门的H＋离子注入机。除了半导体生产行业外，离子注入技术也广泛应用于金属、陶瓷、玻璃、复合物、聚合物、矿物以及植物种子改良上。

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