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        離子注入技術

        1.什么是離子注入?

        離子束把固體材料的原子或分子撞出固體材料表面,這個現象叫做濺射;而當離子束射到固體材料時,從固體材料表面彈了回來,或者穿出固體材料而去,這些現象叫做散射;另外有一種現象是,離子束射到固體材料以后,離子束與材料中的原子或分子將發生一系列物理的和化學的相互作用,入射離子逐漸損失能量,最后停留在材料中,并引起材料表面成分、結構和性能發生變化,這一現象就叫做離子注入。  離子注入可分為半導體離子注入(摻雜)、材料改性注入(金屬離子注入)和新材料合成注入。


        離子注入工藝的特點

        1.低溫工藝

        2.注入劑量可精確控制3.注入深度可控

        4.不受固溶度限制

        5.半導體摻雜注入需要退火以激活雜質和消除損傷

        6.材料改性注入可不退火引入亞穩態獲得特殊性能

        7.無公害技術

        8.可完成各種復合摻雜


        離子注入的應用

        1.P阱或N阱注入   ~10E12/cm2

        2.閾值調整注入   ~10E11/cm2

        3.場注入         ~10E12/cm2

        4.源漏注入       ~10E15/cm2

        5.隔離注入       ~10E15/cm2

        6.基區注入       ~10E12/cm2

        7.發射、收集區注入~10E15/cm2

        8.智能剝離氫注入~10E16/cm2

        9.材料改性注入   ~10E16/cm2

        10. SOI埋層注入  ~10E17-10E18/cm2


        2.離子注入機的結構原理

        離子注入機主要由以下幾部分組成:

        1.離子源在起弧室內產生等離子體

        2. 離子吸出系統:從源內引出離子束

        3. 磁分析系統:從引出離子束中偏析出所需注入束

        4. 加速系統:對注入離子束加速獲得所需能量

        5. 聚焦、掃描、偏轉系統:調控注入離子束

        6. 法拉第電荷計量系統:測控注入離子劑量

        7. 裝片、注入、出片系統:完成離子注入工藝

        8. 真空系統:使束通道達到10-3-10-5Pa的真空度

        9. 冷卻系統:對離子源、分析腔、注入靶等冷卻


        先加速后分析注入機結構示意

        離子注入系統的原理示意圖


        Vll Sta 80HP 300mm 大束流注入機

        離子源的種類

        1.潘寧源 在陰極-陽極間起弧電離源氣分子,獲得等離子體,適合小束流氣體離子注入

        2.熱燈絲源(Freeman源)靠燈絲發射電子激發等離子體,適合無氧氣體離子的中小束流注入

        3.濺射源 對Ar離子濺射出的金屬離子起弧電離,獲得等離子體,適合小束流高熔點金屬離子注入

        4.蒸發源 對金屬蒸汽起弧電離形成等離子體,適合低熔點金屬離子注入

        5.MEVVA源(金屬蒸汽真空弧離子源)新型的強流金屬離子源,適合材料改性的無分析注入 


        Varian 注入機離子源

                                 大束流離子源(160XP)                                      中束流離子源(CF-3000)



        Eaton注入機離子源

                   

                            大束流離子源(8-10mA)                    中束流離子源(NV-6200)










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