เครื่องยิงฝังประจุ สำหรับงานสารกึ่งตัวนำ Ion Implanter

การยิงฝังประจุ  (Ion Implantation) เป็นกระบวนการที่ใช้สำหรับเจือสาร (Doping) ลงบนผลึกฐานซิลิคอน ในขั้นตอนสร้างรอยต่อ พี-เอ็น (p-n junction) ซึ่งเป็นโครงสร้างสำคัญในการผลิตทรานซิสเตอร์ สำหรับวงจรรวม (Integrated Circuit: IC) 

ประจุที่ใช้เป็นประจุบวก เกิดจากการแยกสลายก๊าซให้เป็นพลาสมาในบริเวณ Ion Source เช่น ใช้ก๊าซ Phosphine (PH3) ในการสร้างประจุ P+ เพื่อเจือสารให้ผลึกซิลิคอนกลายเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด เอ็น และใช้ก๊าซ Boron Trifluoride (BF3) เพื่อสร้างประจุ B+ ในการเจือซิลิคอนให้เป็นชนิด พี 

จากนั้นประจุบวกจะถูกแยกออกมาด้วยสนามไฟฟ้า 20 กิโลโวลต์ ผ่านเข้าสู่ Analyzer Magnet เพื่อคัดแยกเฉพาะประจุที่มีมวลโมเลกุลที่ต้องการเข้าสู่ Acceleration Tube เพื่อเพิ่มพลังงานของประจุผ่านระบบเลนส์และ X-Y Scanner ไปโฟกัส และกวาดบนแผ่นผลึกฐานซิลิคอน

พลังงานของประจุ  กำหนดได้ด้วยความต่างศักย์ไฟฟ้าของ Acceleration Tube ซึ่งสามารถแปรค่าได้ตั้งแต่ 0 ถึง 180 กิโลโวลต์  ซึ่งเมื่อรวมกับศักดา 20 กิโลโวลต์ ในการแยกประจุ  ค่าพลังงานของประจุสามารถควบคุมได้ในช่วง 20 ถึง 200 กิโลอิเล็กตรอนโวลต์  ซึ่งพลังงานนี้จะเป็นตัวแปรสำคัญในการกำหนดความลึกของรอยต่อ พี-เอ็น

คำอธิบายรูป
เครื่องยิงฝังประจุ Varian รุ่น 350D ติดตั้งใช้งานที่ ศูนย์วิจัยอิเล็กทรอนิกส์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ภายใต้การดูแลของศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (TMEC)
ชิ้นงานผลึกซิลิคอน (ในภาพจะเห็นเป็นชิ้น 1/4 ของวงกลม) ถูกติดตั้งบน Platen ในส่วนของ Target เพื่อใช้ในการทดสอบการยิงฝังประจุ  Platen นี้สามารถปรับใช้ได้กับผลึกซิลิคอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 นิ้ว