摻雜改變晶圓片的電學性能。由于本征硅(即不含雜質的硅單晶)的導電性能很差,只有當硅中加入適量雜質使其結構和電學性能發生改變后才起到半導體的功能,這個過程被稱為摻雜。硅摻雜是制備半導體器件中 P-N 結的基礎,是指將所需雜質原子摻入特定的半導體區域以對襯底基片進行局部摻雜,改變半導體的電學性質,現已被廣泛應用于芯片制造的全過程。
精確可控性使得離子注入技術成為最重要的摻雜方法。據《半導體制造技術》,隨著芯片特征尺寸的不斷減小和集成度增加,各種器件也在不斷縮小,由于晶體管性能受摻雜剖面的影響越來越大,離子注入作為唯一能夠精確控制摻雜的手段,且能夠重復控制摻雜的濃度和深度,使得現代晶圓片制造中幾乎所有摻雜工藝都從熱擴散轉而使用離子注入來實現。
離子注入屬于物理過程,通過入射離子的能量損耗機制達成靶材內的駐留。與熱擴散的利用濃度差而形成的晶格擴散不同,離子注入通過入射離子與靶材(被摻雜材料)的原子核和電子持續發生碰撞,損耗其能量并經過一段曲折路徑的運動,使入射離子因動能耗盡而停止在靶材某一深度。為了精確控制注入深度,避免溝道效應(直穿晶格而未與原子核或電子發生碰撞),需要使靶材的晶軸方向與入射方向形成一定角度。