[摘要]离子注入加工既不从加工表面去除基体材料，也不在表面以外添加镀层，仅仅通过改变基 体表面层的成分和组织结构，从而造成表面性能变化，以达到材料的使用要求。
离子注入加工既不从加工表面去除基体材料，也不在表面以外添加镀层，仅仅通过改变基 体表面层的成分和组织结构，从而造成表面性能变化，以达到材料的使用要求。
离子注入是在1X10-4 Pa的高真空室中进行的。将要注入的化学元素的原子在离子源 中电离并引出离子，在电场加速下，离子能会达到几万到几十万eV,将此髙速离子射向置于靶 盘上的零件。人射离子在基体材料内，与基体原子不断碰撞而损失能量。结果离子就停留在 几纳米到几百纳米处，形成了注人层。进人的离子在最后以一定的分布方式固溶于工件材料 中，从而改变了材料表面层的成分和结构。
离子注人加工向工件表面直接注入离子，它不受热力学限制，不受合金系统平衡相图中固 溶度的限制，含量可达10%?40%，注人深度可达1 Mm。注人离子的数量及注人深度可以通 过调节离子能量、束流强度、作用时间等参数进行精确控制，在零件表层可以获得用一般冶金 工艺无法得到的各种合金成分。
离子注人广泛地应用在半导体加工领域和金属表面改性领域，制造一些常规方法难以获 得的各种特殊要求的材料，其主要应用领域如下。
(1)在半导体方面的应用
目前离子束加工在半导体方面的应用主要是离子注入，而且主要是在硅片中应用，用以取 代热扩散进行掺杂。
硅器件方面的应用：目前应用情况。
离子注入应用情况表
器件 器件工艺 注入元素 注入能量/keV 注入剂量/(离子? cm-2)
电阻双极 集成电路 基区 B 60 ?200 1 013 ?1 015
发射极 As 40 ?400 1 015 ?1 016
隐埋层 As’Sb 100?400 1 015 ?1 016
I2L发射区 P >500 1 012 ?1 013
电阻 B 50 ?200 1 013 ?1 015
肖特基二极管 P,As,Pb 100?200 1 011 ?1 013
沟道切断环 B 200?300 1 014 ?1 015
在化合物半导体中应用
目前已用离子注人来制造发光器件，可以提高发光效率，例如可用来制造红外探测器。在 光电集成电路中用注人H+或O2-形成高阻层来做电学和光学的隔离。