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高能离子注入

 

设备联系人:李建明; 电话:010-82304443   Email:jml@semi.ac.cn

工艺名称

高能离子注入

工艺目的

采用离子注入工艺,对半导体片子或凝聚态样品的表面区域掺入所需要的元素,以改变原有材料的物理或生物等其它方面的特性,可应用于研究半导体器件、表面物理、金属材料、超导材料、生物材料、医学结构材料、地质矿藏材料、生物品种改良等方面。与扩散工艺相比,离子注入工艺在深度和含量等方面可实现准确的快速参杂。

工艺过程

开机、放入样品、抽真空、注入样品、

开启扫描、加压、调束、开启离子源 

工艺结果

 

    我们的离子注入机是中国电子科技集团公司第四十八研究所研制和改进的LC型离子注入机。中国科学院半导体研究所还对该注入机的真空系统、离子源、靶室等设施进行了升级改造,使该机在研究方面的性能和功能更加强大。这台注入机在运行的三十年中取得了很好的社会效益和经济效益。

离子注入是现代半导体科技的关键技术之一,而我们的离子注入机为我国的半导体研究事业发挥着重要作用。我们已为全国一百多家科研院所、大学和企业、以及台湾和香港的多所大学提供了离子注入技术工艺制作;在国际上,美国、德国、荷兰、比利时、俄罗斯、新加坡等国家的有关研究机构也多次来我们这里做离子注入,而我们对国外的收费一直是按照基本上与国际接轨的标准。从国内外的回头客情况看,他们对我们离子注入的质量水平感到满意,特别是,德国Paderborn大学的Wolf Sohler教授2009年专门来我们这里参观,他说:“我们多次来你们这里做注入,经我们德方的实验测试,你们注入的质量很好”。这说明德国人来我们这里花费得到的技术工艺是物有所值的,也说明我们的离子注入技术经受住了国际方面的检验从而达到国际水平。

对于这台注入机,注入的样品可以是任意形状,最小可以是几个平方毫米,最大可达4英寸片子。有关该机的技术指标,其能量在15keV500keV范围内连续可调,可做元素周期表里的所有元素(放射性元素我们不做)。我们可以实现垂直注入、大偏角注入、以及冷靶(液氮温度)或热靶(500 ℃以下)注入等。这台注入机在国内一直是注入离子种类最多,功能最齐全的离子注入机。从该机运行的情况看,我们的业务主要是针对国内其他机构不能做的离子注入。

应用该机已在多种半导体材料及器件、金属材料、超导材料、生物材料、医学结构材料、地质矿藏材料、粮食种子改性、微生物品种改良等方面开展了研究,并取得显著效果,其中还利用该注入机研制了用于导弹和卫星等军事武器里的尖端半导体器件。

 

注入浓度分布曲线图


说明:浓度分布曲线-A

 GaAs晶片注入Si+ ;注入条件:350keV,3E12 cm-2;130keV,1.2E12 cm-2 ;测量结果:见图示C-V测量曲线(测量结果由科半公司提供);计算:计算最高激活载流子浓度分布Nmax,根据公式Nmax = 0.4D/ΔRp ;350keV: Rp = 3100?,ΔRp = 1130?;130keV: Rp = 1135?,ΔRp = 554?;计算结果:Nmax  = 1E17cm-2 

工艺特色

 

  1. 能量在15keV–600keV范围内连续可调;

  2. 注入离子的种类可做铅以下所有离子,现做过的离子超过60种离子;

  3. 可以实现重叠注入、垂直注入、大偏角或双偏角注入;

  4. 可以实现冷靶(液氮温度)或热靶(500 ℃以下)注入;

  5. 注入样品的形状可以是任意尺寸,最小可以是几个平方毫米,最大可达4英寸直径的圆片。

 

 


 
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