什么是掺杂

掺杂是把少量的杂质加到半导体晶体中以置换原来位置上的原子的工艺过程。
在微电子技术中，掺杂的主要目的是用来改变半导体材料的物理导电特性，而在微系统技术中，掺杂的目的（1）改变半导体材料的物理导电特性，（2）用于改变被掺杂材料局部的化学性质，即：改变材料局部的化学结构和腐蚀速度，以实现期望的各向同性腐蚀或各向异性腐蚀特性的改变，或用于腐蚀深度的控制等。

硅本身是一种IV族半导体，如果掺杂的原子是元素周期表中的lll族原子（如：硼），那么就会在硅中产生可传输正电荷的载流子，称之为空穴。当空穴是半导体材料的主要载流子时，称这种半导体为p型半导体(Positive，等效的正电载流子)。如果掺杂的原子是周期表中的v族原子，如磷、砷和锑等，就会在硅中产生可传输负电荷的载流子——“电子”，称之为n型半导体(Negative，等效的负电载流子)。
这里的电子加上引号是因为其与硅原子中的正常的价电子不同。无论是哪种类型的半导体，其载流子本身并不带电，只是具备了传输正电荷或负电荷的能力，以此来确定是Positive还是Negative。

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反掺杂工艺

反掺杂工艺也是微电子和微系统制造技术中的一种十分重要的工艺构成。
当材料的某个区域同时含有两种类型的掺杂物质时，那么该区域的净掺杂浓度将最终决定材料的导电类型，比如，一个原来是p型的区域可以通过加进比原来p型杂质数量更多的n型杂质将其转化成n型区，这一过程叫反掺杂。

整体掺杂和局部掺杂

整体掺杂：掺杂可以在制备硅片原材料时进行，比如，用CZ法制备单晶硅时，就可以在石英炉中加入不同类型和比例的掺杂材料，直接制备出所需要的导电特性和类型的硅片。
局部掺杂：在微系统和微电子器件的制造过程中，经常需要对基片的局部衬底进行掺杂。一般都需要通过两步来完成：
-第一步掺杂原子的沉积，通常采用离子注入等工艺手段把合适类型和剂量的掺杂原子注入局部衬-底指定区域的材料内部；
-第二步通过阱推扩散工艺使掺杂原子重新分布。

离子注入

离子注入是利用一个特殊的粒子加速装置把一束具有足够动能的掺杂原子束直接发射到基片表面，并注入基体材料内部的工艺过程。
其本身并不需要经过高温处理，这样可以避免在基片和防护层之间产生巨大的机械内应力。
其缺点是掺杂原子密度在基片表面下呈高斯分布
若想获得均匀的分布，则需要经过阱推与扩散工艺。

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离子注入的射程

离子注入的有限射程与被掺夺材料有关，于是我们可以用某些薄膜材料作为离子注入的防护掩膜层，使得离子只能注入指定的区域。·常见掺杂原子在硅中的射程
B（硼，5）、P（磷，15)、As(砷，33）这些元素的规律可以看出来随着原子量的增加其注入射程也越大。

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离子注入工艺保护膜厚度的计算

简单估计防护掩膜层厚度的计算依据是：
一般情况下，高能离子束在二氧化硅中的射程要比在硅 中的射程小20%;在光刻胶中的射程要比硅中的射程大2〜3倍。因此当使用光刻胶作为离子注入的防护掩膜层时,其厚度就要比离子在硅中需要注入的深度至少大2〜3倍。
这样估算对于很细致的器件设计来说是过于粗糙了，仅在器件设计的初始构思阶段和工艺原型阶段比较有用。
♦ 注入粒子的浓度计算：釆用离子注入杂质浓度的典型高斯分布公式。

是离子注入的总剂量(单位：原子数/)，可以通过对工艺过程中的离子流的检测获得。是射程(单位：)。是射程的标准差，单位 ，可查表获得。