正文

在半导体中注入相应的杂质原子(如在硅中注入硼、磷或砷等)，可改变其表面电导率或形成PN结。

离子注入需要有适用的离子注入设备。半导体掺杂用离子注入机的能量范围为20～400千电子伏。硼离子注入硅的注入深度一般在1微米以下,束流强度为几十至几百微安。离子注入机有先分析后加速和先加速后分析两种型式。在先分析后加速的结构中，离子源和磁分析器（分析磁铁）处于高电位,靶室处于地电位（图1）。离子源是离子注入机最重要的部件之一。微电子技术中常用的离子源电离物质为三氟化硼、磷烷和砷烷等。一般情况下，离子源提供的是单电荷离子。磁分析器起着提纯的作用,能将不需要的离子偏离掉,而只让所需的离子通过，经加速扫描后达到注入靶上。为了减小束流的传输损失，离子注入机通常采用单透镜和四极透镜进行离子束聚焦。此外，离子注入机尚需清洁的真空条件（无油污,整机真空度为1×10-4帕,靶室真空度为10-5帕）以及可靠而稳定的电源和控制系统等。　与热扩散掺杂相比,离子注入掺杂的优点是:①离子注入可通过调节注入离子的能量和数量，精确控制掺杂的深度和浓度。特别是，当需要浅PN结和特殊形状的杂质浓度分布时，离子注入掺杂可保证其精确度和重复性。②离子注入的杂质分布准直性好(即横向扩展小)，有利于获得精确的浅条掺杂，可提高电路的集成度和成品率。③离子注入可实现大面积均匀掺杂并有高的浓度。④离子注入不受化学结合力、扩散系数和固溶度等的限制，能在任意所需的温度下进行掺杂。⑤离子注入可达到高纯度掺杂的要求，避免有害物质进入半导体材料，因而可以提高半导体器件的性能。离子注入掺杂正在替代热扩散掺杂，成为大规模和超大规模集成电路中的一项重要掺杂技术。