| 半導(dǎo)體 | |
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產(chǎn)品詳情 離子注入是指當真空中有一束離子束射向一塊固體材料時，離子束把固體材料的原子或分子撞出固體材料表面，這個現(xiàn)象叫做濺射；而當離子束射到固體材料時，從固體材料表面彈了回來，或者穿出固體材料而去，這些現(xiàn)象叫做散射；另外有一種現(xiàn)象是，離子束射到固體材料以后，受到固體材料的抵抗而速度慢慢減低下來，并最終停留在固體材料中的這一現(xiàn)象 中文名 離子注入 外文名 Ion implantation 性 質(zhì) 高新技術(shù) 主要現(xiàn)象 濺射、散射 目錄 離子注入原理 離子注入技術(shù)又是近30年來在國際上蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種材料表面改性高
新技術(shù)。其基本原理是：用能量為100keV量級的離子束入射到材料中去，離子束與材料中的原子或分子將發(fā)生一系列物理的和化學(xué)的相互作用，入射離子逐漸損失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，從而優(yōu)化材料表面性能，或獲得某些新的優(yōu)異性能。[1] 此項高新技術(shù)由于其獨特而突出的優(yōu)點，已經(jīng)在半導(dǎo)體材料摻雜，金屬、陶瓷、高分子聚合物等的表面改性上獲得了極為廣泛的應(yīng)用，取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。 離子注入應(yīng)用
在電子工業(yè)中，離子注入成為了微電子工藝中的一種重要的摻雜技術(shù)，也是控制MOSFET閾值電壓的一個重要手段。因此在當代制造大規(guī)模集成電路中，可以說是一種必不可少的手段。 離子注入的方法就是在真空中、低溫下，把雜質(zhì)離子加速（對Si，電壓≥105 V），獲得很大動能的雜質(zhì)離子即可以直接進入半導(dǎo)體中；同時也會在半導(dǎo)體中產(chǎn)生一些晶格缺陷，因此在離子注入后需用低溫進行退火或激光退火來消除這些缺陷。離子注入的雜質(zhì)濃度分布一般呈現(xiàn)為高斯分布，并且濃度最高處不是在表面，而是在表面以內(nèi)的一定深度處。 離子注入的優(yōu)點是能精確控制雜質(zhì)的總劑量、深度分布和面均勻性，而且是低溫工藝（可防止原來雜質(zhì)的再擴散等），同時可實現(xiàn)自對準技術(shù)（以減小電容效應(yīng)）。 離子注入優(yōu)點
高能離子注入的優(yōu)勢 多樣性：原則上任何元素都可以作為注入離子；形成的結(jié)構(gòu)可不受熱力學(xué)參數(shù)（擴散、溶解度等）限制； 不改變：不改變工件的原有尺寸和粗糙度等；適合于各類精密零件生產(chǎn)的最后一道工序； 牢固性：注入離子直接和材料表面原子或分子結(jié)合，形成改性層，改性層和基底材料沒有清晰的界面，結(jié)合牢靠，不存在脫落的現(xiàn)象； 不受限：注入過程在材料溫度低于零下、高到幾百上千度都可以進行；可對那些普通方法不能處理的材料進行表面強化，如塑料、回火溫度低的鋼材等； 離子注入MEVVA源
離子注入介紹 M EVVA源是金屬蒸汽真空弧離子源的縮稱。這是上世紀80年代中期由美國加州大學(xué)伯克利分校的布朗博士由于核物理研究的需要發(fā)明研制成功的。這種新型的強流金屬離子源問世后很快就被應(yīng)用于非半導(dǎo)體材料離子注入表面改性，并引起了強流金屬離子注入的一場革命，這種獨特的離子注入機被稱為新一代金屬離子注入機。 離子注入優(yōu)點 (1)對元素周期表上的固體金屬元素(含碳)都能產(chǎn)生10毫安量級的強束流； (2)離子純度取決于陰極材料的純度，因此可以達到很高的純度，同時可以省去昂貴而復(fù)雜的質(zhì)量分析器； (3)金屬離子一般有幾個電荷態(tài)，這樣可以用較低的引出電壓得到較高的離子能量，而且用一個引出電壓可實現(xiàn)幾種能量的疊加(離子)注入； (4)束流是發(fā)散的，可以省去束流約束與掃描系統(tǒng)而達到大的注入面積。其革命性主要表現(xiàn)在兩個方面，一是它的高性能，另一是使離子注入機的結(jié)構(gòu)大大簡化，主要由離子源、靶室和真空系統(tǒng)這三部分組成。 離子注入發(fā)展 在國家863計劃的大力支持下，經(jīng)過十多年的研究和開發(fā)，M EVVA源金屬離子注入表面技術(shù)在硬件(設(shè)備)和軟件(工藝)兩方面均已取得了重要的突破和進展，并已具備了實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。在設(shè)備方面，完成了M EVVAIIA-H、MEVVAII-B和MEVVA50型3種不同型號M EVVA源的研制，主要性能達到國際主流水準。僅“九五”期間，就已先后為臺灣地區(qū)、香港地區(qū)和國內(nèi)大學(xué)研究所和工廠生產(chǎn)了15臺M EVVA源離子注入機或M EVVA源鍍膜設(shè)備。 M EVVA源離子注入機的應(yīng)用，使強流金屬離子注入變得更簡便、更經(jīng)濟，效率大大提高，十分有利于這項高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。在表面優(yōu)化工藝方面，鋼制切削工具、模具和精密運動耦合部件3大類、7個品種的M EVVA源離子注入表面處理，取得了延壽3-30倍的顯著優(yōu)化效果，并已通過國家部委級技術(shù)鑒定，成果屬先進水平。 離子注入應(yīng)用 這項高新表面處理技術(shù)的優(yōu)越性、實用性及其廣闊的市場前景已被越來越多的部門和單位所賞識，得到越來越廣泛的應(yīng)用。根據(jù)多年來的研究與開發(fā)，同時借鑒國際上的新進展，
M EVVA源金屬離子注入特別適用于以下幾類工模具和零部件的表面處理： (1)金屬切削工具(包括各種用于精密加工和數(shù)控加工中使用的鉆、銑、車、磨等工具和硬質(zhì)合金工具)，一般可以提高使用壽命3-10倍； (2)熱擠壓和注塑模具，可使能耗降低20%左右，延長使用壽命10倍左右； (3)精密運動耦合部件，如抽氣泵定子和轉(zhuǎn)子，陀螺儀的凸輪和卡板，活塞、軸承、齒輪、渦輪渦桿等，可大幅度地降低摩擦系數(shù)，提高耐磨性和耐蝕性，延長使用壽命最多可以達到100倍以上； (4)擠壓合成纖維和光導(dǎo)纖維的精密噴嘴，可以大大提高其抗磨蝕性和使用壽命； (5)半導(dǎo)體工業(yè)中的精密模具，罐頭工業(yè)中的壓印和沖壓模具等，可顯著提高這些貴重、精密模具的工作壽命； (6)醫(yī)用矯形修復(fù)部件(如鈦合金人工關(guān)節(jié))和手術(shù)器具等，其經(jīng)濟效益和社會效益非常好。 離子注入技術(shù) 這項高技術(shù)是一個方興未艾的新興產(chǎn)業(yè)，硬件設(shè)備的處理能力和效率有待進一步提高，在軟件(離子注入材料表面改性技術(shù))方面，也有待進一步深化和細化，其應(yīng)用范圍也有待不斷擴大。 國內(nèi)外發(fā)展概況美國的I SM Tech.公司是國際上生產(chǎn)M EVVA源離子注入機的專業(yè)公司，在綜合技術(shù)水平上處于國際領(lǐng)先。上世紀90年代以來先后研制生產(chǎn)了幾種不同類型的商用M EVVA源離子注入機。一種多M EVVA源離子注入機，在真空室里配備了4臺AVIS80-75MEV- VA源，總束流可達300mA，總束斑面積可打12，02，是目前世界上束流最強的M EVVA源離子注入機。歐美工業(yè)發(fā)達國家的離子注入表面處理技術(shù)這一新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況良好，如美國的S PIRE公司和ISM Tech.公司、英國的A EA Industrial Tech.，Tec Vac和Tech-Ni-Plant、法國的N itruvid和IBS、西班牙的INASMET和AIN、德國的M AT和丹麥D TI Tribology Centre等均已經(jīng)取得了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益，起了很好的示范作用。他們已經(jīng)將金屬離子注入的費用降低到$0.05-0.5/cm2的水平，可以被包括醫(yī)療、航空、航天、機械等廣泛的領(lǐng)域和部門所接受。
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