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离子注入
离子注入是一种将带电的且具有能量的粒子注入衬底硅的过程，注入能量介于1KeV到1MeV之间，注入深度平均可达10nm～10um。离子剂量变动范围，从用于阈值电压调整的1012/cm2到形成绝缘埋层的1018/cm2。
相对于扩散，它能更准确地控制杂质掺杂、可重复性和较低的工艺温度。
离子注入已成为VLSI制程上最主要的掺杂技术。一般CMOS制程，大约需要6~12个或更多的离子注入步骤。
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离子注入应用
隔离工序中防止寄生沟道用的沟道截断
调整阈值电压用的沟道掺杂
CMOS阱的形成
浅结的制备
在特征尺寸日益减小的今日，离子注入已经成为一种主流技术。
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使带电粒子偏转，分出中性粒子流
中性束路径
类似电视机，让束流上下来回的对圆片扫描
离子注入系统的原理示意图
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离子源是产生离子的部件。将被注入物质的气体注入离子源，在其中被电离形成正离子，经吸极吸出，由初聚焦系统，聚成离子束，射向磁分析器。
吸极是一种直接引出离子束的方法，即用一负电压（几伏到几十千伏）把正离子吸出来。
产生离子的方法有很多，目前常用的利用气体放电产生等离子体。
离子注入系统原理-离子源
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从离子源吸出的离子束中，包括多种离子。如对BCl3气体源，一般包括H+、B+、Cl+、O+、C+等。
在磁分析器中，利用不同荷质比的离子在磁场中的运动轨迹不同，可以将离子分离，并选出所需要的一种杂质离子。
被选离子通过可变狭缝，进入加速管。
离子注入系统原理-磁分析器
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离子源通过加热分解气体源如BF3或AsH3成为带正电离子（B＋或As＋）。
加上约40KeV左右的负电压，引导这些带正电离子移出离子源腔体并进入磁分析器。
选择磁分析器的磁场，使只有质量/电荷比符合要求的离子得以穿过而不被过滤掉。
被选出来的离子接着进入加速管，在管内它们被电场加速到高能状态。
离子注入系统原理
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被掺杂的材料称为靶。由加速管出来的离子先由静电聚焦透镜进行聚焦，再进行x、y两个方向的扫描，然后通过偏转系统注入到靶上。
扫描目的：把离子均匀注入到靶上。
偏转目的：使束流传输过程中产生的中性离子不能到达靶上。
注入机内的压力维持低于10－4Pa以下，以使气体分子散射降至最低。
离子注入系统原理
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离子注入的优缺点
优点：
注入的离子纯度高
可以精确控制掺杂原子数目，同一平面的掺杂均匀性得到保证，电学性能得到保证。
温度低：小于400℃。低温注入，避免高温扩散所引起的热缺陷；扩散掩膜能够有更多的选择
掺杂深度和掺杂浓度可控，得到不同的杂质分布形式
非平衡过程，杂质含量不受固溶度限制
横向扩散效应比热扩散小得多
离子通过硅表面的薄膜注入，防止污染。
可以对化合物半导体进行掺杂
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离子注入的优缺点
缺点：
产生的晶格损伤不易消除
很难进行很深或很浅的结的注入
高剂量注入时产率低
设备价格昂贵（约200万美金）
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核碰撞和电子碰撞
高能离子进入靶后，不断与靶中原子核和电子发生碰撞，在碰撞时，注入离子的运动方向发生偏转并损失能量，因此具有一定初始能量的离子注射进靶中后，将走过一个非常曲折的道路，最后在靶中某一点停止下来
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