이온주입(Ion implantation) 공정이란?

[이온주입(Ion implantation)공정]

회로패턴과 연결된 부분에 불순물을 미세한 GAS입자 형태로 가속하여 웨이퍼의 내부에 침투시킴으로써 전자소자의 특성을 만들어주는 공정이다. 이러한 불순물주입은 공온의 전기로 속에서 불순물입자를 웨이퍼 내부로 확산시켜 주입하는 DIFFUSION(확산) 공정에 의해서도 이루어진다.

[이온주입의 역사]

1957년 Schockley가 처음으로 이온 주입에 관한 특허를 획득하기 훨씬 이전에 이온을 고체에 주입시킬 때 주입되는 이온들의 깊이에 관한 이론과 이온 주입된 고체, 특히 반도체에 생기는 격자 결함에 관한 연구들이 이미 행하여 졌던 것이다.

Ohl이 1952년 헬륨으로 이온주입 된 점접합 다이오드와 그에 관한 역 바이어스 전류 전압 특성 개선을 달성했을 때까지는 이온주입을 통한 물질특성의 변화에 관한 생각을 아무도 갖지 못했다. Schockley에 의하여 이온 주입 후 결정격자들의 재결정을 위하여 어닐링이 필요함을 또한 알게 되었다. 이때로부터 이온 주입에 관한 많은 논문들이 발표되었으며 1962년에 실리콘에 인을 이온 주입시킨 방사능 감지 소자를 만들 수 있게 되었다.

1963년 덴마크의 Lindhard, Scharff, Schiott가 앞서 발표한 Bohr의 이론을 확장하여, 저에너지 이온의 고체 내에서의 이온 주입 분포에 관한 이론적 기초를 확립하였다. 비정질(amorphous) 고체와 단 결정에서의 서로 다른 이온 도달 깊이에 관한 연구 역시 이때부터 시작되었다. 1960년대 중반부터 핵 연구에 이온 주입이론이 많이 응용되어 새로운 기술로서 큰 관심을 받게 되었을 뿐 아니라, 반도체 공정에 본격적으로 적용되면서 현재에 이르게 되었다.

1967년 이후로 이온주입에 관한 많은 국제 학술회의 들이 개최되었는데, Grenoble에서의 “반도체 기술을 위한 이온 빔 응용에 관한” 학술대회 후로 수많은 반도체 응용 분야로서의 이온 주입 학술회의가 열렸고, 이 기술은 MOS 및 Bipolar 모든 분야에 널리 사용되고 있다.