イオン化（電離）とは

イオン化（電離）とは、原子や分子から電子を取り去って（または電子を付け加えて）、電気を帯びたイオンにすることです。半導体の製造では、プラズマを作るとき、イオン注入でドーパントのイオンを作るとき、質量分析で物質を調べるときなど、多くの場面の出発点になっています。

プラズマの中では、電界で加速された電子が気体の分子にぶつかり、そのエネルギーで分子から電子をはじき出す「電子衝突電離」が主な仕組みです。電子を1個取り去るのに必要なエネルギー（イオン化エネルギー）は、アルゴンで約15.8eV、窒素で約15.6eV、酸素分子で約12.1eV、ヘリウムで約24.6eVと気体によって違い、ヘリウムのように値の大きい気体は放電しにくくなります。

半導体の製造で使うプラズマでは、イオン化している粒子の割合（電離度）は全体のごく一部で、容量結合型（CCP）で10⁻⁶〜10⁻⁴程度、誘導結合型（ICP）などの高密度プラズマでも1%程度以下です。大部分は電気的に中性の分子とラジカルのままで、少ないイオンが電界で加速されて方向性のある加工を、多いラジカルが化学反応を担います。イオン注入装置のイオン源や、SIMSなどの分析装置でも、どれだけ効率よく目的の物質をイオン化できるかが性能を左右します。