Qu'est-ce qu'un implant ionique?

L'implantation ionique a des applications dans plusieurs industries différentes, notamment dans la fabrication de semi-conducteurs. Un implant ionique est un ion d'un élément particulier placé dans son matériau environnant dans le but de modifier les propriétés électriques ou de surface du matériau. Le phosphore, l'arsenic, le bore et l'azote sont des éléments couramment utilisés dans l'implantation ionique.

La science de l’implantation d’ions est connue depuis les années 1950, mais n’a été largement utilisée que dans les années 1970. Une machine appelée séparateur de masse est utilisée pour implanter des ions dans le matériau de destination, appelé "substrat" ​​à des fins scientifiques. Dans une configuration typique, les ions sont produits à un point source, puis accélérés vers un aimant de séparation, qui concentre et oriente efficacement les ions vers leur destination. Les ions sont constitués d'atomes ou de molécules avec un nombre d'électrons supérieur ou inférieur à la normale, ce qui les rend plus actifs chimiquement.

Une fois sur le substrat, ces ions entrent en collision avec des atomes et des molécules avant de s’arrêter. De telles collisions peuvent impliquer le noyau de l'atome ou un électron. Les dommages causés par ces collisions modifient les propriétés électriques du substrat. Dans de nombreux cas, l'implant ionique affecte la capacité du substrat à conduire l'électricité.

Une technique appelée dopage est l'objectif principal de l'utilisation d'un implant ionique. Cela se produit couramment dans la production de circuits intégrés et, en effet, des circuits modernes comme ceux des ordinateurs ne pourraient pas être réalisés sans implantation ionique. Le dopage est fondamentalement un autre nom pour l'implantation ionique qui s'applique spécifiquement à la fabrication de circuits.

Le dopage nécessite que les ions soient produits à partir d'un gaz très pur, ce qui peut parfois être dangereux. De ce fait, de nombreux protocoles de sécurité régissent le processus de dopage des tranches de silicium. Les particules de gaz sont accélérées et dirigées vers le substrat de silicium dans un séparateur de masse automatisé. L'automatisation réduit les problèmes de sécurité, et plusieurs circuits à la minute peuvent ainsi être dopés.

L'implantation ionique peut également être utilisée dans la fabrication d'outils en acier. Dans ce cas, le but d'un implant ionique est de modifier les propriétés de surface de l'acier et de le rendre plus résistant aux fissures. Ce changement est dû à une légère compression de la surface due à l’implantation. La modification chimique provoquée par l’implant ionique peut également protéger de la corrosion. Cette même technique est utilisée pour concevoir des prothèses, telles que des articulations artificielles, leur conférant des propriétés similaires.