「イオン注入」の版間の差分

 

一般的なイオン注入装置は、目的とする元素のイオンを発生させるチャンバー、イオンを高エネルギーまで電気的に加速する加速器、対象となる物質（ターゲット）にイオンを打ち込むチャンバーから成る。一般的に、各イオンは単一の元素である。従って、注入された物質の総量（ドーズ量と呼ばれる）は、イオン電流の時間積分で与えられる。注入器によって与えられる電流は通常マイクロアンペアオーダーと非常に小さいため、通常は要求される化学的変化量が小さい場合に適用される。

イオン種、対象物、およびイオンの加速エネルギーにより、固体中のイオンの注入深さが決まる。単一エネルギーのイオンビームにおいても、一般的に深さ方向の分布が広がる。通常の注入深さは10ナノメートルから1マイクロメートル程度である。そのため、イオン注入は対象物の表面付近で化学変化・構造変化が求められる場合に特に有効である。イオンは対象物の原子との衝突、および電子軌道のオーバーラップによる効力などにより次第にエネルギーを失っていく。

 

イオン注入が最も一般的に適用されるのは、[[半導体]]中へのドーパントの注入である。通常、[[ホウ素]]、[[リン]]、[[砒素]]などの非常に高い純度のドーパントがガスより生成される。ただし、これら使用されるガスは危険性が非常に高い。ドーパントが注入されることにより、半導体中に[[電子]]または[[正孔]]を発生して、半導体の伝導性を変化させる。なお、通常は熱[[拡散]]により、イオンを半導体中の深いところまで追い込むとともに、半導体結晶の損傷を回復する。

 

酸素をシリコン基板中に高エネルギー・高濃度で注入することにより、シリコン基板の深いところにシリコン酸化物の層を形成する。シリコン酸化物が絶縁体であるため、SOI（Silicon on Insulator）構造となる。

 

[[ガリウムヒ素]]等の化合物半導体では、素子間の分離(アイソレーション)にイオン注入を用いる場合がある。イオン注入がエピ構造を破壊すると同時に、ドーパントが[[バンドギャップ]]中に深い[[準位]]を形成し、高抵抗となる。

 

{{tech-stub}}

 

[[de:Ionenimplantation]]