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Ionenimplantation
Die Ionenimplantation ist ein Verfahren zur Einbringung von Fremdatomen in ein Grundmaterial zur Änderung von Materialeigenschaften. Hauptsachlich wird die Ionenimplantation zur Einstellung elektrischer Eigenschaften von mikroelektronischen Bauelementen in der Chipherstellung verwendet. Dabei werden Fremdatome ionisiert, elektromagnetisch beschleunigt und in das Substrat, in der Regel Silizium, "eingeschossen". Typische Dotanten sind: Bor, Phosphor, Arsen, Indium, Germanium, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff. Zwei Parameter charakterisieren die Ionenimplantation: die Eindringtiefe und die Dotierungsdichte (Anzahl der Fremdionen pro Volumen). Die Eindringtiefe wird von der Energie der Ionen bestimmt, die von 500 eV bis 3 MeV reichen kann. Die Dotierungsdichte wird von der Dosis (Ionen pro Fläche) bestimmt. Ziel der Ionenimplantation ist das Ändern der Leitfähigkeit, die Amorphisierung der Kristallstruktur (z.B. zur Vermeidung von Channelingeffekten), die Schaffung einer Diffusionsbarriere oder die Veränderung der Oberfläche in Bezug auf nachfolgende chemische Reaktionen. Bei der Implantation lagern sich die Fremdatome zwischen die Gitterplätze des Substrats ein und deformieren dieses. Daher muss das Substrat nach einem Implantationsschritt ausgeheilt werden. Dies geschieht durch einen Hochtemperaturprozess, bei dem die Fremdatome in das Gitter eingebaut und so elektrisch aktiviert werden und die Gitterstruktur wieder hergestellt wird. Die Implantation ist in der Halbleiterindustrie heute das dominierende Verfahren zur Dotierung der Wafer (früher Diffusion).
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