순수한 실리콘은 거의 절연체다. 실리콘 원자 백만 개 가운데 하나를 붕소나 인으로 바꾸면 저항이 만 배 넘게 떨어진다. 그 한 개를 정해진 곳에, 정해진 깊이로, 정해진 양만큼 넣는 일이 도핑이다. 이 교과서는 이온을 만들고 고르고 가속해 웨이퍼에 박는 장비에서 시작해, 이온이 실리콘 속에서 멈추고 격자를 부수는 물리, 열로 손상을 고치며 도펀트를 깨우는 어닐까지를 이온 종·에너지·도즈·온도·시간을 직접 바꿔 보며 배운다.
이 교과서를 끝내면 아래 숫자가 어디서 나오는지, 서로 어떻게 얽혀 있는지 설명할 수 있게 됩니다.
이 책은 가상의 얕은 접합 하나(타깃 DB-20: pMOS 익스텐션, 붕소 10¹⁵ cm⁻², 접합 깊이 20 nm 이하, 면저항 700 Ω/□ 이하)를 여섯 단계로 따라갑니다. 각 장은 그중 한 단계를 맡습니다.
1~2장은 도핑이 왜 필요한지, 3~7장은 이온 주입 장비, 8~10장은 고체 속의 이온, 11~13장은 활성화와 확산, 14~16장은 측정과 통합, 17장은 용어집입니다. 각 장은 개념 → 만져 보는 그림 → 수식 → 시뮬레이터 → 타깃 파일 → 퀴즈 순서로 구성됩니다.
목적에 따라 이렇게 읽어 보세요.
도핑은 공정 흐름의 한 단계이고, 그 결과는 소자와 수율로 돌아옵니다.