摘要：由于半导体行业体系庞大，理论知识繁杂，我们将通过多个期次和专题进行全面整理讲解。本专题主要从离子注入技术进行讲解，让大家更准确和全面的认识半导体地整个行业体系。我们分为半导体知识、半导体“芯”闻几个模块，欢迎各位大佬交流学习。

前几期我们讲了大量的半导体相关知识点，这一期开始主要讲解离子注入技术。希望大家点赞转发关注，欢迎底部留言交流学习。

离子注入技术已经逐渐取代扩散技术，受益其技术特性在先进制程芯片的注入参杂物浓度和深度轮廓分布更为精密。

离子注入已经成为主流掺杂技术：掺杂制程可分为扩散和离子注入两种技术，掺杂制程是指在硅晶圆中加入杂质元素，进而改变晶圆衬底材料的电学性质，是半导体制程中关键的工艺技术。根据掺杂的技术原理，掺杂可分为热扩散和离子注入两种，由于在现代先进集成电路生产环节中，需要更精密的掺杂物浓度、掺杂能量、扩散情况等参数控制，离子注入的技术特性相当符合，已成为芯片主要掺杂方式。离子注入技术具备低温和精密度高的优势，可以在芯片制成尺寸更小、空间结构更复杂的情况下实现元素掺杂，但是会对晶格产生损伤。

离子注入工艺过程中的离子轰击会导致的硅晶格被破坏，必须通过退火工艺修复硅晶格才能激活掺杂后的电晶体。•离子注入工艺导致晶格损伤。离子注入工艺中，带有能量的正离子束轰击掺杂，同时导致硅原子撞击出晶格结构而损伤硅片晶格。如果注入的杂质量较多，还可能使得注入层比拿出非晶结构，导致间隙杂质无法表现出相应的电学性质，因此需通过高温退火过程后才能激活掺杂的杂质元素。

退火工艺被用于修复晶格损伤。通过快速热处理设备RTP，用极快的升温和在目标温度1000度C左右短暂的持续时间对硅片进行处理，快速的升温过程和短暂的持续时间能够修复晶格缺陷，进而激活杂质，优化芯片在离子注入工艺后的导电性能。

离子注入设备是前道设备中最复杂的设备之一，最主要由离子源、离子质量分析器、离子加速器、扫描系统四个零部件组成。

离子注入工艺主要流程：（1）离子源：将气体形态的掺杂化合物原材料导入反应腔，加入电场和磁场交作用形成电浆等离子体。（2）离子加速器：离子束从反应腔萃取出来后，将受到电场牵引而加速前进，并在通过磁场后进行二次加速，提高离子束射程。（3）离子质量分析器：通过质量分析器筛选需要的离子源。（4）扫面系统：通过精准的离子扫描系统，保障掺杂离子能够均匀地注入至整个硅晶圆上。•为了使得电晶体在整个芯片上能表现的正常甚至更好，在离子注入制程后，必须通过监控与量测维持制程的稳定性。

离子注入设备按照离子束的浓度可分为高能量、高电流、中/低电流离子束三种设备。

离子注入工艺中必须遵守三大方向控制注入工艺的精度:（1）掺杂物类型；（2）接触面深度；（3）掺杂物浓度。在芯片制程中，必须清楚知道每一区的掺杂浓度与接触面深度，因此，必须精准控制离子注入的能量和离子束的电流。所以为了应对不同的制程工艺和半导体材料，需要采用不同类型的离子注入设备达到制作的需求。•中、低电流的离子束注入设备随着芯片结构精细化而逐渐增加。常用的生产型离子注入设备主要有三种类型：（1）高能量离子束：超高能量的深度掺杂；（2）高电流离子束：高能量的源极和漏极掺杂；（3）中/低电流离子束：低能量的精细工艺结构。

离子注入工艺将随着先进制程芯片结构从二维转为三维和复杂化，芯片效能提升和新的半导体材料引入，持续推动离子注入技术革新。

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