离子注入实验报告
离子注入报告
离子注入报告摘要：离子注入技术是把掺杂剂的离子引入固体中的中一种材料改性的方法。
由于离子注入具有纯净掺杂、大面积均匀注入、离子注入掺杂深度小、衬底温度可自由选择以及掺杂离子浓度不受平衡固溶度的限制等特点，注定了离子注入技术在半导体材料与器件方面有着重要的研究作用以及应用。
简要介绍了离子注入技术的概念及基本特点。
对离子注入基本原理及广泛应用做了详细阐述。
一、离子注入技术1.离子注入技术的概念离子注入技术是将某种元素的原子进行电离，并使离子在电场中进行加速，获得较高的动能后，射入固体材料表层，以改变这种材料表层的物理或化学性能的一种技术。
离子注入技术最重要的应用领域是半导体掺杂，它是利用离子注入机将特定的杂质原子以离子加速的方式注入硅半导体晶体内改变其导电特性并最终形成晶体管结构。
2.离子注入的基本特点①纯净掺杂,离子注入是在真空系统中进行的,同时使用高分辨率的质量分析器,保证掺杂离子具有极高的纯度。
②掺杂离子浓度不受平衡固溶度的限制。
原则上各种元素均可成为掺杂元素，并可以达到常规方法所无法达到的掺杂浓度。
对于那些常规方法不能掺杂的元素,离子注入技术也并不难实现。
③注入离子的浓度和深度分布精确可控。
注入的离子数决定于积累的束流，深度分布则由加速电压控制，这两个参量可以由外界系统精确测量、严格控制。
④注入离子时衬底温度可自由选择。
根据需要既可以在高温下掺杂，也可以在室温或低温条件下掺杂。
这在实际应用中是很有价值的。
⑤大面积均匀注入。
离子注入系统中的束流扫描装置可以保证在很大的面积上具有很高的掺杂均匀性。
⑥离子注入掺杂深度小。
一般在1um以内。
例如对于100keV离子的平均射程的典型值约为0.1um。
二、离子注入原理1、离子注入：离子是一种离化的原子和分子，也称等离子体。
它带有一定的电荷。
可以用加速场进行加速，并借助于磁场来改变离子的运动方向。
经加速的离子与固体靶面碰撞后。
一部分注入固体中，一部分发生反射。
离子注入调研报告
离子注入调研报告离子注入调研报告离子注入是一种通过将离子以高能量注入到材料表面来改变材料物理和化学性质的技术。
随着科学技术的发展和应用需求的推动，离子注入技术在半导体、材料科学、生物医学和纳米技术等领域得到了广泛的应用。
首先，离子注入技术在半导体领域有着重要的应用。
通过在半导体材料表面注入不同种类的离子，可以改变材料的电学性质，从而实现制作不同型号和功能的半导体器件。
例如，金刚石掺氮制备的半导体器件可以提高其导电性能，同时保持金刚石的硬度和耐腐蚀性能，应用于高温高压和微电子学领域。
其次，离子注入技术在材料科学领域也具有广泛的应用。
通过离子注入可以改变材料的物理结构和化学成分，提高材料的硬度、耐磨性和化学稳定性。
离子注入还可以改变材料的晶格结构，实现纳米材料的制备。
例如，通过对金属材料进行氮、碳或氖离子注入可以制备出具有优异性能的金属基复合材料，应用于航空航天、汽车、电子等领域。
第三，离子注入技术在生物医学领域也有着广泛的应用。
通过离子注入可以改变生物材料的表面形貌和化学性质，提高生物材料的生物相容性和生物附着性能。
离子注入还可以增强生物材料的机械强度和耐腐蚀性能，延长其使用寿命。
例如，通过对人工骨髓等生物材料进行磷、钙或镁离子注入可以提高其骨修复和骨成形能力。
最后，离子注入技术在纳米技术领域也具有重要的应用。
通过离子注入可以制备出具有特定形貌和尺寸的纳米结构材料，这些纳米结构材料在纳米电子、储能、传感和光学等领域有着广泛的应用。
例如，通过对二氧化硅材料进行离子注入可以制备出高透明、高电导的透明导电膜，用于液晶显示器面板和触摸屏。
总之，离子注入技术具有广泛的应用前景，在半导体、材料科学、生物医学和纳米技术等领域都有着重要的应用价值。
随着科学技术的进步和理论研究的深入，离子注入技术将进一步发展和完善，为各行业的技术进步和应用创新提供更多可能性。
静电纺织技术实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在探究静电在纺织品中的产生机理，了解静电对纺织品的影响，并通过实验验证抗静电技术的有效性。
通过实验，我们希望掌握以下内容：1. 纺织品静电的产生原因及机理；2. 静电对纺织品的影响；3. 抗静电技术的应用及其效果。
二、实验材料与设备1. 实验材料：- 纺织品样品：棉、涤纶、腈纶等不同材质的纺织品；- 抗静电剂；- 摩擦装置；- 静电测试仪；- 温湿度计；- 电子秤。
2. 实验设备：- 摩擦试验机；- 洗涤机；- 烘干机；- 抗静电处理设备。
三、实验方法与步骤1. 静电产生实验：- 将不同材质的纺织品样品分别放置在摩擦试验机上；- 通过摩擦试验机模拟实际使用过程中产生的摩擦，记录静电电压值；- 对比不同材质的纺织品样品在摩擦过程中的静电电压。
2. 静电影响实验：- 将不同材质的纺织品样品分别进行洗涤、烘干处理；- 测试洗涤、烘干前后样品的静电电压；- 观察洗涤、烘干对样品静电电压的影响。
3. 抗静电处理实验：- 将抗静电剂均匀喷洒在纺织品样品上；- 通过抗静电处理设备对样品进行烘干；- 测试处理前后样品的静电电压；- 对比处理前后样品的静电电压变化。
4. 静电测试与对比：- 使用静电测试仪分别测试不同材质、不同处理方式的纺织品样品的静电电压； - 对比不同样品的静电电压，分析静电对纺织品的影响。
四、实验结果与分析1. 静电产生实验结果：- 棉质纺织品在摩擦过程中产生的静电电压较低；- 涤纶、腈纶等合成纤维在摩擦过程中产生的静电电压较高。
2. 静电影响实验结果：- 洗涤、烘干处理可以降低纺织品样品的静电电压；- 洗涤、烘干对棉质样品的静电电压降低效果较好，对合成纤维样品的静电电压降低效果较差。
3. 抗静电处理实验结果：- 抗静电处理可以有效降低纺织品样品的静电电压；- 处理后的样品静电电压明显低于未处理样品。
4. 静电测试与对比结果：- 棉质样品在抗静电处理后静电电压降低明显；- 涤纶、腈纶等合成纤维样品在抗静电处理后静电电压降低效果较好。
精选离子注入技术实习报告
离子注入技术实习报告范文离子注入技术具有其它表面改性技术所不具备的突出优点，不仅能量高、温度低，而且可控性强，操作度高，因此不仅在材料科学与工程中获得了广泛的应用。
以下是一篇关于“MEVVA源离子注入技术实习报告”，供大家参考，希望对大家有所帮助。
一、实习报告名称 (一级标题，黑体，三号)MEVVA源离子注入技术二、实习起止时间2008年9月20日至2008年10月10日三、实习地点北京师范大学低能和物理研究所四、实习内容(含原理简介)4.1 MEVVA源离子注入技术发展及介绍4.1.1 离子注入技术的发展离子束技术是一项不断发展和完善的新型技术,它的应用范围非常广泛,加工的对象种类繁多又千变万化,几乎包括了整个材料科学的研究对象。
这项技术的不断发展和完善,推动了材料科学本身的发展,在基础学科的研究上取得了许多新成果,在国民经济和国防上具有巨大的经济效益。
在20世纪50年代美国贝尔实验室的RusellOhl首先将该技术用于改善半导体的掺杂特性。
自那之后，尤其是60年代以来，离子注入在基础理论和应用研究等诸多领域都获得了飞速发展，取得令人瞩目的成果。
70年代中期发展起离子束材料改性,由于开发了强束流氮离子注入技术,在80年代中期开始走向一定规模的工业生产阶段。
现在已发展到可以在各种基体材料中注入差不多所有元素的离子，离子注入已经成为材料表面改性的最重要的方法。
4.1.2 离子注入技术简介1、强束流氮离子注入为了材料改性的需要,英国哈威尔原子能研究中心的Freeman教授等人研制出强束流氮离子注入机，束流强度可达50mA。
不采用质量分离器，因为通入离子源气体为高纯氮,引出的离子也是高纯的氮离子束，束流直径可达到1m。
2、强流金属离子注入MEVVA源属于强金属宽束离子源,其基本原理是利用触发器触发阴极引起阴极和阳极间弧光放电,从而将阴极材料蒸发到放电室中,被蒸发的阴极原子在等离子放电过程中被电离而形成正离子,等离子在磁场的作用下可以减少离子在室壁上的损失。
低能强流离子注入机实验总结与展望
低能强流离子注入机实验总结与展望通过本实验我们可以清晰的了解粒子加速器的原理和加速器各个部分的工作原理和结构，同时我们还了解了加速器在国内外的近况和发展。
在安装与调试离子注入机的过程中，一方面可以使我近距离观察加速器各个部件的实物和具体安装顺序，增加了自己的阅历。
另一方面，在调试过程中可以使我清楚地了解到高端仪器各个部件开关的先后顺序，了解了高科技仪器的严谨性，丰富了自己的经验。
此外调试仪器需要极好的耐心，往往为了得到最佳的数据需要花费很长的时间，但这也让我明白了从事科学研究需要花费极大的努力才能有所收获，而探索未知的领域就需要花费更多的时间和心血了。
在处理数据时，不难发现在整台仪器中，离子源是离子注入机的核心，而灯丝又是离子源的核心。
因此在调试灯丝电流时需格外小心，每次增大灯丝电流时不能增加太多，一般是1-3A，之后需要等待一段时间等待离子源内气压下降。
由于氢气的不断注入，机械泵和分子泵不断抽取以及灯丝不断电离离子源中的氢气，因此在电流达到一定程度后，三者会达到一定的平衡即离子源中的气压会在某一值上下波动，趋于稳定。
在本实验中，该值为1.1×10-3Pa。
当引出电压分别为15KeV和17.5KeV时，制两种电压下，三种离子束流强度关系图。
如下，引出电压束流强度H+H2+H3+17.5KeV 22.6 15.5 89.215KeV 20 10.5 62.8从表格中可以看出，无论是15KeV的引出电压还是17.5KeV的引出电压，三种离子的整体趋势还是一样的。
两者之间的主要区别在于17.5KeV的引出电压所产生三种离子的束流强度都大于15KeV的引出电压所产生的三种离子。
其原因在于引出电压越大，从离子源中进入到引出极的离子数量就越多，束流强度也就越大。
当引出电压一定时，三种离子中H3+的束流强度最大，理论上应该是H+的束流强度最大，造成这种情况的主要原因应该是整台仪器的光路没有调好，但影响不大。
半导体工艺实验报告 【交大】
半导体制造工艺实验姓名：章叶满班级：电子1001学号：10214021一、氧化E3:25.1:1.go athena#TITLE: Oxide Profile Evolution Example# Substrate mesh definitionline y loc=0 spac=0.05line y loc=0.6 spac=0.2line y loc=1line x loc=-1 spac=0.2line x loc=-0.2 spac=0.05line x loc=0 spac=0.05line x loc=1 spac=0.2init orient=100# Anisotropic silicon etchetch silicon left p1.x=-0.218 p1.y=0.3 p2.x=0 p2.y=0# Pad oxide and nitride maskdeposit oxide thick=0.02 div=1deposit nitride thick=0.1 div=1etch nitride left p1.x=0etch oxide left p1.x=0# Field oxidation with structure file output for moviediffuse tim=90 tem=1000 weto2 dump=1 dump.prefix=anoxex01mtonyplot -st anoxex01m*.strstructure outfile=anoxex01_0.strquit实验截图:实验分析：当氧扩散穿越已生长的氧化剂时，它是在各个方向上扩散的。
一些氧原子纵向扩散进入硅，另一些氧原子横向扩散。
这意味着在氮化硅掩膜下有着轻微的侧面氧化生长。
由于氧化层比消耗的硅更厚，所以在氮化物掩膜下的氧化生长将抬高氮化物的边缘。
这就是LOCOS 氧化工艺中的“鸟嘴效应”。
InSb中Be离子注入成结研究
InSb中Be离子注入成结研究杜红燕【摘要】PN junction in InSb has been made by Be ion implantation. I -V characteristics of the fabricated diode was measured at 77 K background. For the junction, the forward current obeys the Ioeqo/BKT rule where β is 1.6. The reverse current density is 2. 14 x 10-7 A/cm2 at - 0. 1 V and 3. 9 x 10-6 A/cm2 at - 1 V. The R0A product is 1. 89 x 105Ωcm2. The chip was loaded into the metal structure and tested. Its electro-optical performance meets the production requirement.%进行了InSb中Be注入成结实验研究.得到的二极管在77 K低背景下测得的特性为:正向电流-电压遵守Ioeqυ/βKT规律,其中β为1.6,在-0.1V时反向电流密度为2.14×10-7A/cm2,在-1V时反向电流密度为3.9×10-6 A/cm2,优值因子RoA为1.89×105Ωcm2.经装入结构测试,芯片光电性能达到生产要求水平.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2012(042)002【总页数】4页(P161-164)【关键词】InSb;Be离子注入;PN结【作者】杜红燕【作者单位】华北光电技术研究所,北京100015【正文语种】中文【中图分类】TN213InSb光伏探测器是3～5μm波段重要的红外探测器，PN结是光伏探测器的核心和基础，在InSb中离子注入和热扩散是两种最常用的成结手段，相比于热扩散离子注入的主要优点首先是它可以精确控制注入杂质的浓度、分布和结深，因而可在较大面积上获得均匀的掺杂层。
半导体工艺之离子注入
半导体离子注入工艺--离子注入离子注入法掺杂和扩散法掺杂对比来说，它的加工温度低、容易制作浅结、均匀的大面积注入杂质、易于自动化等优点。
当前，离子注入法已成为超大规模集成电路制造中不可缺少的掺杂工艺。
1.离子注入原理:离子是原子或分子经过离子化后形成的，即等离子体，它带有一定量的电荷。
可通过电场对离子进行加速，利用磁场使其运动方向改变，这样就可以控制离子以一定的能量进入wafer内部达到掺杂的目的。
离子注入到wafer中后，会与硅原子碰撞而损失能量，能量耗尽离子就会停在wafer中某位置。
离子通过与硅原子的碰撞将能量传递给硅原子，使得硅原子成为新的入射粒子，新入射离子又会与其它硅原子碰撞，形成连锁反应。
杂质在wafer中移动会产生一条晶格受损路径，损伤情况取决于杂质离子的轻重，这使硅原子离开格点位置，形成点缺陷，甚至导致衬底由晶体结构变为非晶体结构。
2.离子射程离子射程就是注入时，离子进入wafer内部后，从表面到停止所经过的路程。
入射离子能量越高，射程就会越长。
投影射程是离子注入wafer内部的深度，它取决于离子的质量、能量，wafer的质量以及离子入射方向与晶向之间的关系。
有的离子射程远，有的射程近，而有的离子还会发生横向移动，综合所有的离子运动，就产生了投影偏差。
3.离子注入剂量注入剂量是单位面积wafer表面注入的离子数，可通过下面的公式计算得出 ，式中，Q 是剂量；I 是束流， 单位是安培；t 是注入时间，单位是秒；e 是电子电荷，1.6×10-19C ；n 是电荷数量；A 是注入面积，单位是 。
4.离子注入设备离子注入机体积庞大，结构非常复杂。
根据它所能提供的离子束流大小和能量可分为高电流和中电流离子注入机以 及高能量、中能量和低能量离子注入机。
离子注入机的主要部件有：离子源、质量分析器、加速器、聚焦器、扫描系统以及工艺室等。
（1）离子源离子源的任务是提供所需的杂质离子。
在合适的气压下，使含有杂质的气体受到电子碰撞而电离，最常用的杂质源有和 等， （2）离子束吸取电极吸取电极将离子源产生的离子收集起来形成离子束。
离子注入工艺 (课程设计)
1．引言 (2)2．离子注入工艺 (2)2.1简介 (2)2.2 离子注入的分类 (3)2.3 离子注入的要求 (3)3．离子注入工艺的特点 (4)4. 离子注入工艺中应注意的几个问题 (6)4.1 离子沟道 (6)4.2 损伤 (6)4.3 退火 (7)4.4 预防沾污 (7)5. 结束语 (7)1．引言离子注入是现代集成电路制造中的一种非常重要的技术,其利用离子注入机实现半导体的掺杂,即将特定的杂质原子（Dopant）以离子加速的方式注入硅半导体晶体内改变其导电特性并最终形成晶体管结构。
随着半导体集成电路的高速发展,对工艺提出了更高的要求,特别是对关键工艺的影响更大。
本文对半导体集成电路工艺中的离子注入工艺的主要特点、工艺中存在的几个问题及在化合物半导体集成电路工艺中的应用等方面进行了重点阐述。
2．离子注入工艺2.1简介现代的半导体制造工艺中制造一个完整的半导体器件一般要用到许多步（15～25步）的离子注入。
离子注入的最主要工艺参数是杂质种类,注入能量和掺杂剂量。
杂质种类是指选择何种原子注入硅基体,一般杂质种类可以分为N型和P型两类,N型主要包括磷,砷,锑等,而P型则主要包括硼,铟等。
注入能量决定了杂质原子注入硅晶体的深度,高能量注入得深,而低能量注入得浅。
掺杂剂量是指杂质原子注入的浓度,其决定了掺杂层导电的强弱。
通常半导体器件的设计者需要根据具体的目标器件特性为每一步离子注入优化以上这些工艺参数。
图1给出了130nm器件上离子注入后和回火后的B、BF2的深度和浓度变化。
2.2 离子注入的分类离子注入设备根据具体的应用分为三类：中束流,大束流和高能量。
这三种离子注入设备在半导体工艺中各有其特殊的应用。
中束流（MC）离子注入设备用于那些掺杂剂量适中或较低但精度控制要求非常重要的掺杂工艺,其在半导体器件制造中的具体应用例如栅阀值调整（Threshold Adjust）,Halo 注入等;大束流（HC）离子注入设备用于掺杂剂量很高且精度控制不重要的场合,例如源极,漏极的形成和多晶硅栅极的掺杂。
离子注入调研报告
离子注入调研报告离子注入是一种将离子束注入到材料中的技术，主要应用于材料改性、材料表面处理和材料分析等领域。
离子注入技术具有处理速度快、操作简便、能耗低和处理效果好等优点，因此在材料工程领域得到了广泛应用。
以下是对离子注入技术的调研报告。
调研内容：1. 离子注入技术的原理和基本步骤。
2. 离子注入技术在材料改性中的应用。
3. 离子注入技术在材料表面处理中的应用。
4. 离子注入技术在材料分析中的应用。
5. 离子注入技术的优点和局限性。
调研结果：1. 离子注入技术的原理是利用加速器将离子加速到高能量，然后通过设备将离子束引导到目标材料上。
离子注入的基本步骤包括加速和选择离子、引导离子束和控制注入能量。
2. 离子注入技术在材料改性中的应用非常广泛，可以改变材料的结构和性能，使其具有更好的机械强度、耐磨性、耐腐蚀性和耐温性等特性。
常见的材料改性方法包括氮化、碳化和氧化等处理。
3. 离子注入技术在材料表面处理中可以形成各种功能性膜层，如陶瓷涂层、金属涂层和硅化膜等。
这些膜层可以提高材料的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性等特性，并且可以用于电子器件、太阳能电池和医疗器械等领域。
4. 离子注入技术在材料分析中可以用于元素分析和缺陷分析。
通过改变注入能量和注入剂量，可以定量分析材料中的元素组成和杂质含量。
此外，还可以利用离子注入技术研究材料的缺陷结构和形成机制。
5. 离子注入技术具有处理速度快、操作简便、能耗低和处理效果好等优点。
然而，这种技术的局限性包括材料收到辐照损伤、离子束束流均匀性不高以及设备成本较高等方面的问题。
结论：离子注入技术是一种重要的材料处理和分析技术，在材料工程领域有着广泛的应用前景。
然而，由于该技术存在一些局限性，还需要继续开展相关研究，以提高其应用的可靠性和经济效益。
离子注入实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解离子注入的基本原理和操作步骤。
2. 掌握离子注入设备的使用方法。
3. 学习离子注入在材料改性中的应用。
4. 分析实验数据，探讨离子注入对材料性能的影响。
二、实验原理离子注入是一种将高能离子束加速后，将其注入到固体材料表面，改变材料表面或内部化学成分和结构的技术。
通过控制注入离子的种类、能量、剂量和注入深度，可以实现对材料性能的优化。
三、实验仪器与材料1. 仪器：离子注入机、真空系统、样品台、样品架、电子天平、显微镜、X射线衍射仪等。
2. 材料：硅片（纯度：6N）、掺杂离子源（如硼离子源、磷离子源等）、真空泵、样品夹具等。
四、实验步骤1. 样品制备：将硅片清洗、烘干，切割成适当尺寸的样品。
2. 真空系统检查：确保真空系统无泄漏，达到实验要求。
3. 离子注入参数设置：根据实验需求，设置注入离子的种类、能量、剂量和注入深度等参数。
4. 离子注入实验：将样品放置在样品台上，启动离子注入机，进行离子注入实验。
5. 样品回收：实验结束后，关闭离子注入机，取出样品。
6. 样品分析：对注入样品进行表面形貌、成分、结构等分析。
五、实验结果与分析1. 表面形貌分析：通过扫描电子显微镜（SEM）观察注入样品表面形貌，发现注入样品表面无明显损伤，表明离子注入过程对样品表面形貌影响较小。
2. 成分分析：通过能谱分析（EDS）检测注入样品表面成分，发现注入离子成功进入样品表面，掺杂浓度与实验参数基本吻合。
3. 结构分析：通过X射线衍射（XRD）分析注入样品结构，发现注入离子成功进入样品内部，对样品晶体结构产生一定影响。
4. 性能分析：通过电学性能测试，发现注入样品的导电性、击穿电压等性能得到显著改善。
六、实验结论1. 离子注入是一种有效的材料改性技术，可以实现对材料表面或内部化学成分和结构的改变。
2. 离子注入参数对材料性能有显著影响，通过优化注入参数，可以实现对材料性能的优化。
3. 本实验成功实现了离子注入，并对注入样品的性能进行了分析，验证了离子注入技术的可行性。
离子注入金属的实验研究
离子注入金属的实验研究
：离子注入金属是将外部电场引入金属，使其熔融物中的离子经电场
的作用而向金属表面输入的方法，是金属表面处理中的一种技术。
实验研
究主要包括以下方面：一、金属材料的选择：首先要考虑离子注入金属的
材料，选择更加抗腐蚀、耐热、高强度等特性的金属材料。
二、熔融离子
的选择：根据金属材料的特性，可选择熔融的离子，即用于离子注入的合
适熔融离子样品。
三、电场的调整：在实验中，要根据实验需要使用不同
类型的电场，确定最佳电场性能，以保证离子可以高效率地输入金属基体。
四、离子浓度的控制：离子浓度可以通过控制熔融离子或金属基体材料的
比例来控制，以更好地保证离子注入金属的质量。
五、离子注入金属的研究：实验研究中，可以使用不同的实验装置在待注入材料表面进行离子注入，研究其表面形貌、硬度、结构等性能参数的变化。
半导体工艺--离子注入
注入离子将能量转移给晶格原子 – 产生自由原子（间隙原子－空位缺陷对）
自由原子与其它晶格原子碰撞 – 使更多的晶格原子成为自由原子 – 直到所有自由原子均停止下来，损伤才停止
一个高能离子可以引起数千个晶格原子位移
9、退火：
退火：将完成离子注入的硅片在一定的温度下，经 过适当的热处理，则硅片上的损伤就可能得到消除， 少数载流子寿命以及迁移率也会不同程度的得到恢复， 杂质也得到一定比例的电激活。
2、离子束的性质：
离子束是一种带电原子或带电分子的束状流， 能被电场或磁场偏转，能在高压下加速而获得很高 的动能。
离子束的用途： 掺杂、曝光、刻蚀、镀膜、退火、净化、改性、 打孔、切割等。不同的用途需要不同的离子能量 E ：
E < 10 KeV ，刻蚀、镀膜 E = 10 ~ 50 KeV，曝光 E > 50 KeV，注入掺杂
7、离子与衬底原子的相互作用：
注入离子与衬底原子的相互作用，决定了注入离 子的分布、衬底的损伤。
注入离子与靶原子的相互作用，主要有离子与电 子的相互作用，称为电子阻止。和离子与核的相互作 用，称为核阻止。核阻止主要表现为库仑散射。
在同样能量下，靶原子质量越大，核阻止越大，靶原 子质量越小电子阻止越大。
10、离子注入的 优缺点：
优点：
1、可控性好，离子注入能精确控制掺杂的浓度分布 和掺杂深度，因而适于制作极低的浓度和很浅的结深；
2、注入温度低，一般不超过 400℃，退火温度也在 650℃ 左右，避免了高温过程带来的不利影响，如结 的推移、热缺陷、硅片的变形等；
3、工艺灵活，可以穿透表面薄膜注入到下面的衬底 中，也可以采用多种材料作掩蔽膜，如 SiO2 、金属 膜或光刻胶等；
4、离子注入系统：
低能强流离子注入机实验调试结果
低能强流离子注入机实验调试结果4.1调试仪器（实验步骤）①离子源及靶室抽真空检查各仪器之间是否连接正确，有无漏气，细缝存在。
确定密封后，开始用机械泵抽真空，待气压达到10-3Pa后，开始用分子泵抽真空，在本实验中气压可达到10-5数量级。
在整个实验和调试过程中要一直保持机械泵和分子泵运行。
在离子源与靶室之间装有隔离装置，可使两个部分分开抽真空。
②通冷却水待仪器真空度达到10-5数量级后，打开冷却水系统。
在整台仪器中需要通冷却水的部件有离子源，速度选择器和靶室三个部分。
当离子源中的离子被引出极引出离子源时，有大部分的离子打在引出板上，在产生起弧电流的同时会产生大量热量，因此需要通有冷却水。
速度选择器的作用是根据速度选择器正负电极之间电压差来选择相应质量的离子。
由于是正离子束，因此在进入速度选择器后会有大量离子打在负极板上，产生电流，产生热量，因此需要通有冷却水。
当离子进入靶室后，并不是所有离子都打在靶上，会有一部分发散开打在靶室内壁上，导致了热量的产生，因此需要通有冷却水。
③通入样本气体洗离子源当灯丝开始通电流后，需要轻轻拧开样品气体通气口阀门，使少量氢气缓缓通入离子源，达到清洗离子源内壁及灯丝的作用。
一方面是为了防止离子源中残留的O2,N2等气体被电离产生影响，另一方面则是为了防止钨丝在高电流作用下与残留离子源中的O2发生化学反应，对灯丝造成损害。
④通入氢气在通入一段时间的氢气后，开始加大氢气通入量，这是离子源压强会有明显升高，同时加大灯丝电流⑤灯丝加电流当灯丝通有电流后会使离子源中的氢气发生电离，产生大量H+ H2+H3+3种离子，同时会使离子源的真空度变差，因此必须缓慢加大电流，同时在加大电流后必须等候一段时间，使离子源的真空度回降到先前水品后再加大电流，直到电流增加到25A。
⑥加起弧电压磁场电流当灯丝电流加大到25A后，开始加大起弧电压，在起弧电流产生后加大到150V。
同时增加磁场电流到0.8A。
微细加工-5-离子注入教学案例
加速器：为高压静电场，用来对离子束加速。该加速能量 是决定离子注入深度的一个重要参量。
中性束偏移器：利用偏移电极和偏移角度分离中性原子。 聚焦系统：将离子聚集成直径为数毫米的离子束。 偏转扫描系统：使离子束沿 x、y 方向扫描。 工作室（靶室）：放置样品的地方，其位置可调。
x
y
0 z
2020/8/20
通常是调节
2020/8/20
Vf
而不是调节
B。
下面计算当荷质比为 qo 的离子不被偏转时，具有荷质比为 qs = q/ms 的其它离子被偏转的程度。该种离子在 y 方向受到的 加速度为
1
a yF m m sF em q sB 2 m q V sa 2 m q sV d f q sB 2 q sV a1 2 q sV d f
对所引出的离子再进行 质量分析，就可获得所需的离子。
2020/8/20
LMIS 的主要技术参数 (1) 亮度 亮度的物理意义为 单位源面积发射的进入单位立体角内的 离子束电流 。LMIS 的主要优点之一就是亮度高 ，其典型值为 β= 106 ~ 107 A/cm2.sr 。
(2) 能散度
能散度是 离子束能量分布的半高宽度 。LMIS 的主要缺点 是能散度大，这将引起离子光学系统的色散，使分辨率下降。
Electrode
Ion beam
From analyzing magnet
+100 kV +80 kV +60 kV +40 kV +20 kV 0 kV
Ion beam
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离子注入实验报告材料科学与工程1 实验目的：（1）了解离子注入原理，掌握注入完成后的退火仪器原理及操作。
（2）学会在样品上制作欧姆接触，四探针法测量样品退火前后的薄层电阻；用热电笔法测量退火前后样品的导电类型，熟悉霍尔测量的原理和装置。
2 离子注入原理：离子注入是利用某些杂质原子经离化后形成带电杂质离子，离子经过一定的电场加速，直接轰击靶材料实现掺杂或其他作用。
一般的说,离子能量在1－5KeV的称为离子镀；0.1-50KeV称作离子溅射；10－几百KeV称为离子注入。
离子注入在半导体掺杂领域有很多优点：注入杂质不受把材料固溶度的限制，杂质的面密度和掺杂深度精确可控)，横向扩散小，大面积均匀性好，掺杂纯度高，能够穿透一定的掩蔽膜，在化合物半导体工艺中有特殊意义。
同时离子注入还可应用于金属改性和加工，生物研究等领域。
3离子注入设备离子注入设备通常由离子源、分析器、加速聚焦体系统和靶室等组成。
如下图所示：1．离子源：由产生高密度等离子体的腔体和引出部分（吸极）组成。
通常使用的有高频等离子源、电子振荡型等离子源（潘宁源）、双等离子源等、双彭源、转荷型负离子源、溅射型负离子源等。
2．加速器：产生强的电场，将离子源出来的离子加速到所需要的能量。
3．分析器：离子分选器。
离子源产生的离子束中往往有几种离子。
用分析器可以从这些离子中选择出所需要的。
磁分析器：在离子通道上加磁场，离子在磁场中偏转。
磁场一定时离子在磁场中的运动半径由离子的荷质比和能量决定。
让选中离子的偏转半径正好可以准直地进入管道。
4．偏转扫描离子注入机中应该保持高真空。
实际上其中不可避免的有残留的气体分子，离子在行进过程中可能和其碰撞并且交换电荷变成中性原子。
中性原子的能量、电荷属性和离子不同，注入到靶材料上会引起注入不均匀。
偏转扫描是在离子束进入靶室前给其施加电场，电场使其中的离子偏转进入靶室，中性原子则不被偏转而不进入靶室。
从而去掉了中性粒子。
5．X,Y扫描器离子束束斑很小，一般只有微米量级。
给离子束施加磁场或电场，使其在X,Y方向扫描。
在靶上均匀扫描。
6．靶室放置、取出样品。
可以有给样品加温的装置。
4 实验内容：由小组四人合作完成以下内容：（a）A角的任务：完成接收样品；用四探针法测量样品退火前后的薄层电阻；用热电笔法测量退火前后样品的导电类型。
记录：样品的注入条件；样品退火前后的薄层电阻；退火前后样品的导电类型；上述活动中的现象。
（b）B角的任务：熟悉退火仪器的原理和操作；操作退火装置，完成样品的退火；归置退火装置。
B角应该记录：样品的退火条件；退火过程。
（c）C角的任务：练习在硅片上用铟制作欧姆接触，能够在正式样品上制作出合格的欧姆接触。
C角应该记录上述活动的过程。
（d）D角的任务：熟悉霍尔测量的原理和装置；负责操作霍尔测量装置测出样品的数据。
D角应该记录：样品的薄层电阻；注入层载流子的面密度。
4．1四探针及冷热笔测量4.1.1实验样品：P型Si衬底上注P。
注入条件：E=20keV 、D=3*1014atom/cm2、束流10mA、R P=253、=119ΔRP4.1.2四探针法测量原理四探针法是经常采用的一种测量半导体材料电阻率的方法，原理简单，数据处理简便。
优点在于探针与半导体样品之间不必要求制备合金电极，这样给测量带来方便。
四探针法是用针距约为1mm 的四根金属同时排成一列压在平整的样品表面上，如图所示，其中最外部二根（1、4两探针）与恒定电流源连通，由于样品中有恒电流I 通过，所以将在探针2、3之间产生压降V 。
该电流I 、压降V 与样品方阻R □ 的关系为R □I V C 上式中C 为修正因子，它与样品的形状及四探针的位置有关，探针确定以后，对一定形状的样品，C 就是一个常数。
对于厚度为t s 的薄片样品，通常以方块电阻来估计电阻率的高低，两者之间有如下简单关系：ρ= R □•t s4.1.3冷热笔测量原理从统计物理的角度，可以将平衡状态下半导体看作一个等温、等容的系统。
其中载流子和电离原子实构成了一个电中性平衡系统。
近似可以将载流子看成近独立的电子气或者是近独立的空穴气。
当给半导体的一部分区域加热的时候，载流子就会由高温区域向低温扩散。
相当于给载流子系统施加了一个非静电力，这个非静电力推动载流子在半导体内部由高温区域向低温区域运动。
由于载流子本身带电，于是就会在高温区域和低温区域之间形成电动势。
如果这时在半导体高温和低温之间连接闭合回路，则回路中就出现电流。
通过上面的分析我们知道，在半导体内部，温度差永远是驱动载流子从高温端向低温端流动。
那么在外电路，应该是载流子从低温端流向高温端。
如果载流子主要是电子，在外电路就会有由低温端到高温端的电子流，即外回路中的电流由高温端到低温端。
如果载流子主要是空穴，则外回路中的电流相反。
冷笔和热笔跟半导体接触，在冷热笔之间会有电流通过。
通过冷热笔之间的电流计显示的电流方向就可以判断半导体的导电类型。
4.1.4实验步骤退火前后冷热笔和四探针测量1、清洗样品(1)用酒精棉球轻轻擦洗样品表面。
(2)将样品用洗耳球吹干后夹出放在盛清水的烧杯里涮洗几秒钟。
(3)加一些水在一干净的塑料杯中。
(4)倒入少许（水的1／10到1／5）氢氟酸。
(5)将样品夹着在里面涮5秒钟左右。
(6)取出吹干。
(7)将样品用洗耳球吹干后夹出放在盛清水的烧杯里涮洗几秒钟。
(8)取出吹干。
2、测量(1)将热笔通电加热后断电。
先将冷笔和样品接触。
(2)再用加热到足够温度的热笔点一下样品，可以看到万用表数字变化。
结合电路连接判断出半导体的导电类型。
四探针测量1．清洗硅片2．检查仪器连接3．抬高探头，取下探头保护套4．将探头降低固定5．放置样品6．将探针压紧样品7．调节电流，记录电流、电压数据8．测量样品尺寸，确定修正因子9．计算样品方块电阻4.1.5实验记录和数据处理：1、退火之前的冷热笔和四探针测量冷热笔测量结果：-70mV 说明载流子类型为p 型L=1cm 、a=0.7cm C 取4.0095R □IV C ==4.0095*5660/52.73=430.4Ω 2、退火之后的冷热笔和四探针测量冷热比测量结果：23mV 说明载流子类型为n 型R □IV C==4.0095*5250/65.11=323.3Ω 4.1.6结果分析： 退火之前用冷热笔测量结果显示载流子为P 型，说明Si 中注入的P 并未被激活，退火后冷热笔测量结果显示载流子为n 型，说明在退火过程中间隙杂质运动到晶格位置能够为半导体稳定提供载流子，注入离子得到激活，退火后样品的方块电阻减小，说明退火过程中迁移率得到恢复。
4．2退火操作原理及过程1．退火及其作用将样品加热到一定温度，并且保持一定时间的工艺称为退火。
退火工艺有着广泛的应用。
在一定的高温下，离子注入样品中的稳定的缺陷群可以分解成结构比较简单的缺陷；缺陷能以比较高的速度移动，逐渐湮灭或者被晶体中的位错、杂质或表面吸收。
非晶层存在时，晶体可以沿着“晶体－非晶层”界面生长。
消除缺陷，恢复晶格是退火的作用之一。
在退火过程中间隙杂质运动到晶格位置能够为半导体稳定提供载流子。
激活杂质是退火的作用之二。
2．退火的方式（1）热退火给样品加热升温达到退火的目的称为热退火。
特点：成本低；退火时间长；晶格恢复不太好、杂质扩散严重。
（2）激光退火激光照射样品使其加温达到退火的目的称为激光退火。
分为脉冲激光退火和连续激光退火。
激光脉冲退火的机理是：脉冲激光照射样品，样品表层经历如下过程：短时间内温度升高熔化冷却再结晶固-液表面推进到表面。
从而使晶格恢复，杂质激活。
脉冲激光退火的特点：杂质的电激活率高；损伤恢复好；效率低。
连续激光退火的机理：固相外延再结晶。
连续激光退火的特点：退火过程中杂质分布发生变化很小，某些效果比热退火好；效率低。
（3）电子束退火机理和连续激光退火一样。
分为脉冲电子束和连续电子束退火。
比较激光退火，电子束退火的束斑均匀性好，能量转换效率高；可能在样品中引入缺陷，使用受限制。
（4）红外快速等温退火和白光快速退火在真空中将石墨块加热到1200－1300℃作为红外源，样品在红外光的照射下迅速被加热达到退火的目的。
白光快速退火指用大功率白炽灯作为加热源加热样品达到退火的目的。
红外快速等温退火和白光快速退火的特点：时间短，杂质扩散小；效率高；均匀性和重复性好。
白光快速退火升温时间更快，设备简洁；不适合进行连续长时间加热的退火。
3．退火过程退火软件：具有退火装置检查、设定和操作引导；具有控制界面。
能引导使用者检查并设定好实验装置，完成退火操作，可以保存数据。
首先，把实验仪器准备好，闭合开关，打开退火软件，设置退火温度为8400C，启动开始加热，对样品进行半个小时的退火。
因为加热温度会有产生一定的漂移，整个的退火过程中，温度和时间的关系如下图：开始的温度是854.70C 左右，后面温度逐渐趋于所设置的退火温度。
0500100015002000800820840860880900Tt图1.温度与时间的曲线关系4．3制作欧姆接触的原理及过程本实验要求在硅片上用铟制作合格的欧姆接触，那么什么才是欧姆接触呢？欧姆接触是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在于活动区而不在接触面。
本次实验中的金属和半导体分别是铟和硅。
欲形成好的欧姆接触，有二个先决条件：（1）金属与半导体间有低的界面能障；（2）半导体有高浓度的杂质掺入。
前者可使界面电流中热激发部分增加;后者则使界面空乏区变窄，电子有更多的机会直接穿透，而同使Rc 阻值降低。
制作接触的步骤：（1）固定样品，打开照明灯和电烙铁电源。
（2）点铟，尽量使4个触点大小均匀，高低一致。
（3）电笔通电，给触点通电，看到指示灯亮。
（4）电笔断电（5）取下样品，指示灯断电。
完了之后检验其I-V特性，看是否是欧姆接触，方法如下：（1）将样品固定在样品架子上。
（2）熟悉晶体管图示仪的判读和操作。
（3）手拧连接插件的螺母松动，将样品架子和连接插件插入后将螺母拧紧。
（4）将图示仪接线夹子和连接插件的不同端连接，测量样品的接触判断其是否为欧姆接触。
（5）手拧连接插件的螺母松动，将样品架子从中拔出。
（6）若接触均为欧姆接触则进入下一步，否则重新做接触。
确定是欧姆接触以后，就可以将样品安装在架子上进行测量了，具体操作如下：（1）手拧仪器上样品接口的螺母松动，将样品架子和连接插件插入后将螺母拧紧。
（2）将样品小心放置。
（3）进入测量程序。
4．4霍尔测量原理及过程即用范德堡法测半导体电荷面密度和薄层电阻。
4．4．1范得堡法测量半导体方块电阻原理：设样品满足如下条件，则任意形状样品的方块电阻可以测量。
A.接触点在样品的边界上；B.接触点足够小；C.样品厚度均匀；D.样品表面均匀连续，没有孤立的空洞。