Ion Implantation

정의

Ion Implantation은 이온을 가속해 웨이퍼에 주입하여 도핑 프로파일을 만드는 공정입니다.
주입 에너지·도즈·각도에 따라 깊이와 농도 분포가 결정됩니다.

도핑 프로파일은 입사 이온의 에너지와 충돌로 형성됩니다.
깊이/분포는 단순히 “많이 넣는 것”이 아니라 정밀한 프로파일 제어가 핵심입니다.

이온 주입 깊이와 도핑 분포 형성 개념

이온 주입은 플라즈마에서 이온을 생성한 뒤 가속해 진행됩니다.
전자 가열 → 이온화 과정이 안정적이어야 주입 균일도가 확보됩니다.

플라즈마에서 이온화가 일어나는 과정

주입 에너지가 높을수록 주입 깊이가 깊어지며,
각도에 따라 채널링/스퍼터링 리스크가 달라집니다.

입사 각도/조건에 따른 표면 상호작용 개념

결정 방향과 평행하게 주입되면 이온이 깊게 침투하는 채널링이 발생합니다.
그래서 틸트/회전 각도를 조절해 채널링을 줄입니다.

이온 충돌은 표면 손상과 스퍼터링을 동반합니다.
따라서 주입 후 어닐(Anneal) 공정으로 손상을 복구해야 합니다.

이온 충돌 후 스퍼터링과 2차 입자 발생

도핑은 p-n 접합에서 농도 구배와 전기장을 형성합니다.
이 분포가 소자의 동작 전류와 누설에 직접 영향을 줍니다.

p-n 접합에서의 농도/전기장 분포