半導體離子植入機配件

半導體離子植入機配件

詳細資訊

離子植入(ion implantation)是半導體摻雜的方式之一。

摻雜(Doping)是增加半導體導電性的一種方法,其方式就是在本質晶體內加入一些雜質原子而改變其電特性。在半導體中摻入雜質原子,使雜質分散在矽原料中,以形成 p 型或 n 型半導體區域。主要的摻雜技術有擴散法(Diffusion)及離子植入法(Ion Implantation)。

離子佈植的原理有點類似射擊,火藥威力越大,則子彈的能量越大,速度也就越快,射入靶中的深度也越深。重點是:想射到哪就射到哪。離子佈植的做法是以高電壓對離子化的摻雜物質原子作加速動作,利用電場加速離子運動速度及磁場改變運動方向;將經離子化的雜質直接打入矽晶片內,使雜質原子擴散進入矽晶片內部。

離子植入是將具有一定能量的離子植入固體表面的方法,藉由將原子引進固體基座的表面層或其中特定的位置,使得材料的表面和本體性能得到改善。目前,離子植入技術已廣泛地應用於物理與材料科學的範疇。

一般而言,離子植入機的構造主要有三大部分: 離子源,離子加速管和終點站。又細分為下列系統:離子源(ion source)、分析磁鐵(analyzing magnet)、加速(accelerating system)、聚焦系統(focusing system)、靶室(target chamber)、真空系統(vacuum system)以及控制系統(control system)。

其中,離子源是為產生各種離子的基本設備,其工作原理是將靶材物質遊離,使其形成帶正電或負電的離子,再藉由引出電壓將離子引出,然後經由分析磁鐵選擇所需的離子,使其進入加速腔體。而進入加速腔體內的離子經加速腔體的電壓加速至所需的能量之後,便沿著射束傳輸線傳送至靶室,並藉由聚焦與掃描系統將離子束植入安裝於靶室的靶材上

在所有半導體元件中,離子植入(Ion Implant)是電晶體結構 中一項相當重要的技術。在離子植入過程中,晶圓會受到被稱為 摻質的帶電離子束撞擊,當摻質加速到獲得足夠的能量後,即可 植入薄膜達到預定的深度,進而改變材料的性質,提供特定的電 氣特性。 離子植入技術可將摻質以離子型態植入半導體元件的特定區 域上,以獲得精確的電子特性。這些離子必須先被加速至具有足 夠能量與速度,以穿透(植入)薄膜,到達預定的植入深度。 離子植入製程可對植入區內的摻質濃度加以精密控制。基本 上,此摻質濃度(劑量)係由離子束電流(離子束內之總離子數) 與掃瞄率(晶圓通過離子束之次數)來控制,而離子植入之深度 則由離子束能量之大小來決定。