离子注入是20世纪60年代发展起来的一种在大多数方面都优于传统扩散技术的掺杂工艺。离子注入掺杂和传统的扩散掺杂主要有以下的不同：
1）掺杂区域杂质浓度的分布不同。离子注入的杂质浓度峰值位于晶体内部，而扩散的杂质浓度峰值位于晶体表面。
2）离子注入是常温甚至低温下进行的工艺，制成时间短，扩散掺杂需要较长时间的高温处理。
3）离子注入能够更灵活、更精确地选择注入的元素。
4）由于杂质会受到热扩散的影响，离子注入在晶体里形成的波形较扩散在晶体里形成的波形好。
5）离子注入通常只采用光刻胶作为掩膜材料，但扩散掺杂需要生长或淀积一定厚度的薄膜作为掩膜。
6）离子注入在现今集成电路的制造中已经基本取代了扩散而成为最主要的掺杂工艺。
当具有一定能量的入射离子束轰击固体靶片（通常为晶圆片）时，离子与靶面的原子将经历多种不同的交互作用，并通过一定的方式将能量传递给靶原子使其激发或电离，离子也可以通过动量转移而失去一定的能量，最后被靶原子散射出去或停止在靶材料中。若注入的离子较重，则大多数的离子将被注入固体靶中。反之，如果注入的离子较轻，则许多的注入离子将从靶面上反弹。基本上，这些被注入靶内的高能离子，将与固体靶内的晶格原子及电子产生程度不同的碰撞。其中离子与固体靶原子的碰撞，由于其在质量上较接近，因此可以视为一种弹性碰撞。而且每一次离子与固体靶原子的碰撞，均将使离子对固体靶原子转移约 E T 的能量 [2] 。
式中， E 为离子在碰撞前所具有的能量； M 1 和 M 2 分别为离子与固体靶原子的质量； f （ θ ）是一个与两者的撞击角度相关的函数。
很显然，注入固体靶内离子的能量，将随着与固体靶原子的碰撞次数的增加而逐渐减弱。而对于吸收离子能量的晶格原子，除了有些从晶格位置上脱离之外，大部分被转移的能量将转变为晶格的热运动，使固体靶的表面温度上升。至于注入离子与晶格原子中电子间的库仑交互作用，则可以被认为是一种非弹性的碰撞。这些电子吸收离子能量后，视所吸收能量的高低，将被激发或被电离，形成所谓的二次电子。被激发的电子经过一段时间后，将回到基态，并以光波的形式释放辐射能。简单地说，当具有高能量的离子注入固体靶内后，将与固体靶中的原子和电子进行多次碰撞。这些碰撞将使离子的能量逐渐地减弱，直至最后使得注入离子的运动因此而停止。这时，离子从靶表面往固体内部运动所移动的距离，便定义为离子对固体靶的注入的范围。
在半导体工艺中，离子注入的固体靶一般是晶格原子呈周期性排列的硅。假如注入离子的运动路径刚好沿硅中无硅原子“挡”住的方向，则注入的离子将可以“长驱直入”地打入硅衬底的相当深处，如图7.2 a中的A线。也就是说，因为硅的结晶排列的特性，使得在某些角度上，硅衬底将有长距离的通道，如图7.2 c所示。假如注入离子的运动方向与这些像隧道一般的通道互相平行的话，这些注入的离子将不会与硅原子发生碰撞，而将被深深地注入硅衬底之中，这种现象被称为“通道效应”或“沟道效应”。图7.2 b显示因通道效应使得注入离子的深度分布偏离无定形靶中深度分布（高斯分布）的情况。当通道现象发生后，阻挡高能离子注入晶体的阻挡源将来自于离子与电子的非弹性碰撞，或硅衬底材料中的外来杂质与本身的缺陷 [2] 。
图7.2 通道效应示意图