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1．引言
半导体材料是最关键最有影响功效材料之一, 它在微电子领域含有独一无二地位, 同时又是光电子领域关键材料[1]。 其发展大致经历了以下多个阶段:上世纪中叶, 单晶硅和半导体晶体管发明及其硅集成电路研制成功, 造成了电子工业革命; 上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器发明, 促进了光纤通信技术快速发展并逐步形成了高新技术产业, 使人类进入了信息时代; 超晶格概念提出及其半导体超晶格、 量子阱材料研制成功, 根本改变了光电器件设计思想, 使半导体器件设计和制造从“杂质工程”发展到“能带工程”,使人类跨入到量子效应和低维结构特征新一代半导体器件和电路时代[2]。
现阶段, 国际上已经发展而且最有前途半导体材料关键包含[3]: 硅(Si）、 锗(Ge)（第一代半导体材料）、 III-V族化合物（GaAs, InP等, 第二代半导体材料）, II-VI族化合物等单晶（CdSe等）, IV-IV 族化合物（SiC 等, 第三代宽带隙半导体）单晶、 微晶、 纳米晶和非晶半导体。
半导体材料掺杂

完全纯净、 含有完整晶体结构半导体称为本征半导体[4], 在绝对零度温度下, 本征半导体价带是满带, 受到光电注入或热激发后, 价带中部分电子会取得足够能量, 越过禁带进入能量较高空带, 并在价带中形成带正电空位(空穴), 上述产生电子和空穴均能自由移动, 成为载流子。 不过常温下本征半导体中载流子浓度很低, 电导率较小, 载流子浓度对温度改变敏感, 所以极难对半导体特征进行控制, 所以实际应用不多。
为改变半导体材料载流子浓度和导电类型, 我们将一定数量和一定种类杂质掺入其中, 以硅晶体为例, 掺入杂质关键有Ⅲ、 Ⅴ族硼、 磷、 ***、 锑等, 这些杂质在晶体中通常能替换硅原子, 占据晶格位置, 并能在合适温度下电离形成自由电子或空穴, 控制和改变晶体导电能力, 上述过程就称为掺杂。 依据所掺杂质不一样, 又能够形成P型半导体和N型半导体。

半导体掺杂两种关键方法包含高温扩散和离子注入。
高温扩散: 一直到20世纪70年代, 杂质掺杂关键是由高温扩散方法来完成, 杂质原子经过气相源或掺杂过氧化物扩散或淀积到硅晶片表面, 这些杂质浓度将从表面到体内单调下降, 而杂质分布关键是由高温和扩散时间来决定。
离子注入: 掺杂离子以离子束形式注入半导体内, 杂质浓度在半导体内有个峰值分布, 杂质分布关键由离子质量和注入能量决定。
在半导体制造刚刚开始阶段, 高温扩散是晶片掺杂关键手段。 而伴随超大规模集成电路 （VLSI）技术发展, 半导体芯片特征尺寸越来越小, 对应器件也越来越小, 扩散工艺已极难满足生产要求, 现在晶片制造中几乎全部掺杂工艺全部是用离子注入实现。
另外, 现在发展部分掺杂新技术还包含以下多个:
等离子体浸没掺杂[5]（PIIID）: 该技术最初是1986年在制备冶金工业中抗蚀耐磨合金时提出, 1988年, 该技术开始进入半导体材料掺杂领域, 用于薄膜晶体管氧化、 高剂量注入形成埋置氧化层、 沟槽掺杂、 吸杂重金属高剂量氢注入等工序。 含有以下优点: （1）以极低能量实现高剂量注入; （2）注入时间和晶片大小无关; （3）设备和系统比传统离子注入机简单, 成