什么是离子注入 离子注入的优点和缺点

导语：什么是离子注入？其实离子注入是一种专业的技术过程，它涉及到将带电离子引入固体材料内部，并且从而改变材料的物理和化学性质，可以说这种技术广泛应用于材料科学、半导体工业以及微电子学等领域，用于改善材料的性能或实现特定的功能，下面就一起去看看离子注入的优点和缺点吧！

什么是离子注入 

离子

首先我们从物理学的角度来看，离子注入是能量在几十到几百千电子伏的离子束与固体材料相互作用过程中的一个物理过程。我们知道，载有能量(载能)的离子束与固体材料相互作用时，会有许多不同的物理过程发生，如电离和激发、入射离子的散射、二次粒子的产生、固体材料成分的溅射等。

当载能的离子束入射固体材料后，由于上述种种过程而不断损失自己的能量，从而使自己的速度逐渐降低下来并趋近于零，最后在固体材料中停止下来，或者停留在晶体结构的格点上，成为所谓的置换原子，或者停留在格点之间，成为所谓的间隙原子，这个过程就是离子注入。从技术的角度来看，离子注入是这样一个过程，即用一种叫做离子注入机的小型加速器，首先将某种我们所需要的元素电离成带电的离子并用电场将它们加速到具有几十到几百千电子伏能量的离子束，最后将它们打到固体材料中去。

从材料科学与技术的角度来看，离子注入是一种改变或改善固体材料表面某种或某些特性的材料表面改性技术。载能的离子束注入到固体材料中去以后，除了会发生上述种种物理效应之外，还可能伴随着发生一些化学效应，从而将引起固体材料表面层(微米量级)的成分、结构和性能的变化。人们可以通过控制离子注入过程中的各种技术参数，来定向地引导固体材料的表面成分、结构和性能发生预期的有利变化，从而达到优化固体材料表面性能，或者获得某种新的优异特性的目的。

离子注入的优点和缺点

离子注入的优点包括精确控制杂质含量、很好的杂质均匀性、对杂质穿透深度有很好的控制、产生单一离子束、低温工艺、注入的离子能穿过薄膜、无固溶度极限。离子注入的缺点则包括高能杂质离子轰击硅原子对晶体结构产生损伤，需要高温退火进行修复，以及注入设备的复杂性，尽管这一缺点被注入机对剂量和深度的控制能力及整体工艺的灵活性所弥补。

离子注入相对于热扩散工艺的优点还包括：

精确地控制掺杂浓度和掺杂深度，可以获得任意的杂质浓度分布，杂质浓度均匀性、重复性好，掺杂温度低，沾污少，无固溶度极限。

离子注入的优点还包括各向异性，投射深度与剂量可精确控制，以及可以穿透表面薄膜注入到下面的衬底中，具有工艺灵活性和横向扩展小，有利于提高集成电路的集成度、提高器件和集成电路的工作频率。

离子注入的缺点则包括：

离子注入将在靶中产生大量晶格缺陷，且注入的杂质大部分停留在间隙位置处，因此需要进行退火处理。

离子注入难以获得很深的结深，生产效率比扩散工艺低，且离子注入系统复杂昂贵。