介紹工藝之前，我們先聊一下昨天一個朋友提到的日本日新的離子注入設備。日本日新是全球3大離子注入設備商之一。

1973年的時候，該公司就開始做離子注入的工藝設備。

目前的主要業務設備如上表。詳細的可以去它主頁了解。

重點介紹激光領域用到的一款設備：

主要是注入H離子用的，可以達到400KeV的H+離子注入。

主頁：http://www.nissin-ion.co.jp/en/sitemap.html

2016年，日本日新離子機株式會社與揚州經濟技術開發區簽訂了合作協議。日新株式會社將在揚州經濟技術開發區投資興建離子注入機設備生產廠。

離子注入工藝參數

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離子注入就像上圖一樣，把離子砸到晶圓中。涉及到使用的力度、數量、角度，砸進去的深度等。

或許大家看注入機設備規格的時候，會注意到在討論能量范圍的時候，KeV注明是單電荷。

我們知道擴散源以原子的形態被打入等離子發生室內，其核外電子被電離游走掉，有的原子被電離掉一個電子、有的兩個、甚至3個，電離出來的電阻越多，需要的能力越大。因此在一鍋Plasma中，一價的離子是最多的。

一般的離子注入機都有電荷的能力，原理大家可以想象高中學的什么庫侖作用力吧，帶的電荷不同，電磁場中獲得的動量不同。設備可以選擇工藝需要的價態離子進行注入。

如果單電荷可以做到400KeV的能量的話，對應3+離子可以做到1200KeV，可以直接倍速關系。

離子注入的關鍵工藝是如何控制摻雜劑量、注入深度等。

例如上圖As注入到Si晶格中，As離子進入硅之后，不斷和硅原子碰撞，逐步損失能量，最后停下來，停下來的位置是隨機的，大部分不在晶格上的，也就沒有電活性。

1963年Lindhard，Scharff 和 Schiott首先確立了注入離子在靶內的分布理論。簡稱LSS理論。

LSS理論就是討論離子是靶內是如何停下來的，靠靶的原子核或者核外電子。再給他們二位起個名字叫阻止本領。

https://wenku.baidu.com/view/5935cde8970590c69ec3d5bbfd0a79563c1ed43c.html更詳細的知識可以看文庫文件。

如果我們只知道需要摻雜的劑量，和離子能量，如何計算注入離子在靶材中的濃度和深度

例如一個140KeV的B+離子，注入150mm的6寸硅片上，注入劑量Q=5*1014/cm2，襯底濃度2*1016/cm3.

估算注入離子的投影射程，標準偏差、峰值濃度、結深。

如果注入時間1分鐘，估算所需束流。

另外注入到其他襯底材料的時候，同樣的離子，和硅單晶比的話，晶格常數越大的，越容易注入，晶格常數越小，越難注入。就好比往雞蛋籃子里面丟沙子一樣的道理，縫隙越大越容易塞進去。

不過不同注入能力的離子注入設備，價格也相差不少呢，比如第三代半導體這種，也要上千W，一臺設備也要占地大幾十平的房間，真是燒錢的老母雞，就是不知道能不能下金蛋。

責任編輯：xj

原文標題：離子注入工藝的設計與計算

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