?離子注入機(jī)是一種通過(guò)將離子化物質(zhì)注入另一種物質(zhì)來(lái)改變注入物質(zhì)特性的裝置。

半導(dǎo)體中廣泛使用的單晶硅片等材料本身就是絕緣材料。通過(guò)向其中注入不同物質(zhì)的離子，可以改變其電性能。

離子注入設(shè)備主要用于半導(dǎo)體器件制造中的雜質(zhì)注入工藝，也用于半導(dǎo)體以外的材料領(lǐng)域，以改變材料的性能。本節(jié)介紹半導(dǎo)體制造過(guò)程中使用的離子注入設(shè)備。

離子注入機(jī)的應(yīng)用

離子注入設(shè)備用于半導(dǎo)體制造工藝中的雜質(zhì)注入工藝。廣泛用作半導(dǎo)體基板的硅片是絕緣材料，不能傳導(dǎo)電流或傳輸電信號(hào)。通過(guò)從外部向晶片注入離子，形成具有n型半導(dǎo)體或p型半導(dǎo)體電特性的部分。

n型半導(dǎo)體是注入有較多電子的元素作為雜質(zhì)的半導(dǎo)體，p型半導(dǎo)體是注入有較多空穴的元素作為雜質(zhì)的半導(dǎo)體。注意，離子注入有時(shí)被稱為摻雜或離子注入。

當(dāng)制造n型半導(dǎo)體時(shí)，使用15族元素的離子，例如氮、磷和砷。另一方面，硼和鋁等第 13 族元素的離子用于制造 p 型半導(dǎo)體。在通過(guò)蝕刻形成電路之后進(jìn)行離子注入。

通過(guò)蝕刻將晶片的頂表面分離成暴露區(qū)域和受光致抗蝕劑保護(hù)的區(qū)域。當(dāng)離子注入時(shí)，晶片的暴露部分變成n型半導(dǎo)體或p型半導(dǎo)體，具體取決于離子的類型。

離子注入機(jī)原理

離子注入機(jī)由離子源、分析部、狹縫、加速管、偏光板、透鏡、掃描儀、硅片臺(tái)、高溫注入夾具等組成。將用于產(chǎn)生離子的元素（例如磷、硼和砷）引入真空離子源中，并使用電磁場(chǎng)將氣體轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體狀態(tài)。

分析部和狹縫的作用是僅將用于離子注入的物質(zhì)的離子從等離子氣體推進(jìn)到加速管中。離子在加速管內(nèi)加速，并通過(guò)偏光板和Q透鏡形成離子束。

掃描儀的作用是在X和Y方向上掃描離子束。將要進(jìn)行離子注入的晶圓精確地設(shè)置在硅晶圓臺(tái)上，并通過(guò)在晶圓表面上掃描離子束來(lái)注入離子。

晶圓背面有一個(gè)高溫注入夾具。高溫注入夾具的作用是加熱晶圓。通過(guò)加熱晶片，可以抑制因離子注入而產(chǎn)生的晶體缺陷，并且可以通過(guò)自退火效應(yīng)消除缺陷。

如何選擇離子注入機(jī)

離子注入的參數(shù)有很多變化，包括所用離子的類型、待注入離子的動(dòng)能和劑量、以及待注入晶片的尺寸和類型。因此，僅用一臺(tái)離子注入機(jī)很難處理所有離子注入工藝。

例如，當(dāng)以高濃度注入磷或硼等離子時(shí)，需要具有高電流和高能量的離子注入機(jī)。另外，如果待注入離子的晶片是在高溫下工作的功率器件晶片，例如SiC，則需要能夠?qū)⒕訜岬礁邷氐脑O(shè)備。

另一方面，離子注入機(jī)是昂貴的制造設(shè)備。當(dāng)選擇離子注入機(jī)時(shí)，假設(shè)滿足必要的條件，例如要注入的離子的類型和數(shù)量以及適用的晶圓尺寸。此外，仔細(xì)考慮設(shè)備價(jià)格和吞吐量之間的關(guān)系也很重要。