イオン注入とは？――半導体へ必要な不純物を狙った深さに入れる

イオン注入のDose、Energy、Depth Profile、Channeling、結晶損傷、活性化Annealを解説する。

客観的事実この記事のタイプ：事実・解説

公開 2026/9/1 確認 2026/9/1 読了 8分中級執筆: 知識図書館編集部

まず結論

Ion Implantationは、B、P、Asなどの元素をIon化して加速し、シリコンへ打ち込むことで必要な場所へ必要な量のDopantを導入する技術です。

DoseとAcceleration Energyを独立に制御しやすいことが大きな特徴です。

純粋なSiだけでは目的のTransistorを作れません。n型・p型領域や接合を形成するため、Dopant濃度を空間的に設計します。

Ion Sourceで元素をIon化し、Mass Analyzerで必要なIon種を選別し、Acceleration系でEnergyを与え、BeamをWaferへ照射します。

Doseは単位面積あたりに何個のIonを入れるか。Energyは平均的な侵入深さへ強く関係します。

同じ元素でもEnergyを変えればDepth Profileが変わります。

結晶方位に沿ってIonが深く入りすぎる現象があります。Wafer TiltやScreen Oxideなどを使って抑制する場合があります。

高速Ionを打ち込むため、Si結晶へDamageが入ります。またDopantは入っただけでは必ずしも電気的に活性ではありません。

そのため後工程のAnnealで結晶回復とElectrical Activationを行います。