電機系統

高壓直流電源用于加速離子，大約為200kV的DC電源供應系統被裝配在注入機內。為了通過離子源產生離子，需要用熱燈絲或射頻等離子體源。熱燈絲需要大電流和幾百伏的供電系統，然而一個射頻離子源需要大約1000W的射頻供應。需要高電流通過質譜儀磁鐵產生強大的磁場彎曲離子軌道，并選擇正確的離子產生非常純凈的離子束。電力供應系統需要校正而且必須精確，電力供應的電壓與電流必須非常穩定并確保工藝成品率。

真空系統

整個射線必須在高真空狀態下減少帶電離子和中性氣體分子沿離子軌跡發生碰撞的概率。碰撞將引起離子的散射和損失，并且將從離子與中性原子間的電荷交換過程中產生不需要的離子注入，這會造成射線污染。離子束的壓力應該降低到使離子的平均自由程比離子源到晶圓表面的軌跡長度還要長。結合了冷凍泵、渦輪泵和干式泵的裝置將被使用在射線系統中以達到10-7Torr的高真空。

因為離子注入過程中將使用危險氣體，所以注入機的真空排放系統必須與其他排放系統隔離開。當排放氣體釋放到空氣中之前，需要經過燃燒箱和洗滌器。在燃燒箱中，易燃性和爆炸性的氣體將會在高溫火焰中被氧氣中和。在洗滌器中，腐蝕性氣體和燃燒的灰塵將被沖洗掉。

控制系統

為了達到設計要求，離子注入過程需要精確控制離子束的能量、電流和離子的種類。注入機也需要控制機械部分，例如裝載與卸載晶圓的機器手臂，并控制晶圓的移動使整個晶圓獲得均勻注入。節流閥根據壓力設置維持系統的壓力。

中央控制系統通常是一片中央處理(CPU)電路系統。不同的控制系統將收集注入機內各系統的信號并送到CPU電路板系統中，CPU電路板將處理資料并通過控制電路板將指令傳送到注入機內的各系統中。

射線系統

離子射線系統是離子注入機最重要的部分，它包含了離子源、萃取電極、質譜儀、后段加速系統、等離子體注入系統及終端分析儀。下圖說明了離子注入機的射線系統。

離子源

摻雜物離子包括:摻雜物蒸氣;氣態摻雜化學合成物原子;分子的游離放電產生物。熱燈絲離子源是最常用的一種離子源。在這種離子源中，燈絲電能供應系統加熱鴇絲并在熾熱的燈絲表面形成熱電子發射。熱電子被電壓很高的電弧電力供應系統加速后將摻雜物氣體的分子和摻雜物的原子分解并離子化。下圖顯示了一個熱燈絲離子源。離子源內的磁場將強迫電子形成螺旋運動，這將使電子行走更長的距離，并增加電子與摻雜物分子碰撞的概率而產生更多的摻雜物離子。負偏壓抗陰極電極板會將電子從附近的區域排斥，減少了電子沿磁場線與側壁產生碰撞的損失問題。

其他種類的離子源，例如射頻（RF）離子源和微波離子源，也應用于離子注入的制造過程中。射頻離子源使用電感耦合型射頻離化摻雜物離子。微波離子源使用電子回旋共振產生等離子體及離子化摻雜物離子。下圖顯示了射頻離子源與微波離子源的示意圖。

審核編輯：湯梓紅