Физические основы микроэлектроники. Попов В.Ф. - 44 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 33 Диаграмма состояния Ge : Al
Рис. 34 Схема устройства для ионной имплантации с
магнитной сепарацией пучка ионов:
1 – источник поля; 2 – масс-сепаратор; 3 – ускорительная трубка;
4 – система сканирования пучка; 5 – подогреваемый приемник ионов (мишень)
Магнитный масс-сепаратор служит для выделения ионов из ионной массы. Система сканирования пучка ионов
применяется для однородного легирования образцов большой площади.
Ионная имплантация характеризуется универсальностью и гибкостью процесса, что позволяет с высокой точностью
управлять количеством легирующей примеси, а также получать необходимые концентрации примеси в случаях, когда другие
методы неприемлемы (легирование бором и фосфором в алмазах). Процесс ионной имплантации может осуществляться при
низких температурах (вплоть до комнатных), благодаря чему сохраняются исходные электрофизические свойства металлов.
К недостаткам данного метода относится то, что возникает область радиационных эффектов в облученном материале
вплоть до фактической утраты большого порядка атомов и образования аморфного слоя. Такие эффекты устраняют почти
полностью путем кратковременного отжига (в кремнии при 900 … 1100 К).
Каналирование микрочастиц.
При ионной имплантации используют три вида материалов: ионные, поли- и
монокристаллические. Аморфные и поликристаллические материалы служат в качестве масок при имплантации ионов. В
монокристаллических материалах (полупроводниковых) создаются структуры с заданным профилем концентрации
примесей.
При внедрении в мишень имплантируемые ионы в результате столкновения с атомными ядрами и электронами теряют
свою энергию и останавливаются. Длина пути ионов от поверхности мишени до точки внедрения называется длиной
пробега.
Распределение зоны пробега ионов зависит, главным образом, от их энергии и атомной массы, а также вещества
мишени. Для монокристаллических мишеней на распределение длины пробега влияет ориентация их граней относительно
пучка ионов. При определенных условиях может наблюдаться эффект каналирования – движение ионов по каналам,
образованным атомными плоскостями.
Процесс каналирования иллюстрирует рис. 35. Движение ионов строго по центру канала маловероятно. Однако может
существовать траектория, проходящая около оси канала, по которой имплантированные ионы передвигаются (постоянно
сохраняя импульс, направленный к центру канала) с помощью последовательных легких соударений с атомами,
образующими "стенки" каналов. Такая траектория показана на рис. 35, причем направление пути иона составляет угол ϕ с осью
канала.
Минимальный угол ϕ, при котором исчезает направляющее действие атомов мишени, называется критическим углом
каналирования ϕ
кр
. Он определяет возможность каналирования.
Расчет концентрации внедренных ионов для каналированного пучка осложняется действием деканалирующих факторов, ее
структуры и т.д.
Если предположить, что все ионы изначально каналированы, то распределение концентрации ионов в мишени будет
иметь два максимума: один для неканалированных ионов, другой для каналированных ионов (рис. 36). На образцах кремния
достигается эффект каналирования при совпадении ориентации поверхности относительно пучка ионов с точностью до 0,1°.
В полупроводниковой технологии эффект каналирования дает возможность получать более глубокие легированные слои и
уменьшить число радиационных нарушений.
Рис. 35 Траектория движения каналированного иона

Страницы