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イオン打込み イオンうちこみ ion implantation

翻訳|ion implantation

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世界大百科事典 第2版の解説

イオンうちこみ【イオン打込み ion implantation】

イオン注入ともいう。基体材料とは異なる元素のイオンを,数keV~数MeVエネルギーに加速して基体表面に打ち込み,表面の改質を行う方法。イオンに加えるエネルギー(加速電圧)および電流を変えることによって,表面からイオンが入る距離(飛程という)および濃度を容易に制御することができる。また表面に適当なパターンマスクをかけることによって,平面分布をもった改質層をつくることができる。とくに半導体材料ではドナーもしくはアクセプターとして働く不純物元素イオンの低濃度の打込み(1011~1014イオン/cm2)によって,表面の電子物性を大幅に変えることができるので半導体素子集積回路の製造技術として利用される。

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日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

イオン打込み
いおんうちこみ

加速されたイオンを材料中に打ち込むことにより、材料の性質を変化させる方法。イオン注入ともいう。半導体工業では、不純物イオンを直接半導体に打ち込むことで抵抗率を変化させているが、これをpn接合や、MOSダイオードを主体とした集積回路などに用いて大きな成功を収めている。すなわち、所定の不純物を半導体に導入することを不純物ドーピングといい、その方法として、イオン打込みのほか、不純物熱拡散法、不純物を含んだ半導体層を気相または液相から基板上に成長させる方法などがある。イオン打込みは、そのいずれよりも制御性の点で特長をもっている。たとえばシリコン半導体では、n形不純物イオンとしてリンイオンP+やヒ素イオンAs+、p形不純物イオンとしてホウ素イオンB+やアルミニウムイオンAl+が用いられ、加速電圧は数キロ~数百キロボルトである。
 このように、イオン種、イオン電流と加速電圧を指定すると、半導体への不純物ドープ量と深さ分布を精密に制御できるなど、きわめて優れた方法である。このため、とくにシリコン集積回路の製造には欠かすことのできないものとなっている。最近では、半導体への不純物ドーピングのほかに、磁性材料、金属材料、誘電材料など、ほかの材料にも利用されている。[齊藤 忠]

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