Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебное пос.docx
Скачиваний:
2
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
9.47 Mб
Скачать

2.1.1. Легирование вбиванием (легирование атомами отдачи)

Этот способ легирования осуществляют следующим образом (Perkins J. G., Stroud P. T. Transmission sputtering and recoil implantation from thin metal films under ion bombardment // Nucl. Instr. & Meth., 1972. Vol. 102, № 1. P. 109–116). На поверхность образца любым способом наносят тонкую пленку, содержащую легирующее вещество, и обстреливают ее ионами, пробег которых немного больше, чем толщина пленки. Часть ионов испытывает лобовые соударения с атомами пленки, передавая им энергию, достаточную для внедрения в материал подложки (Sigmund P., Gras-Marti A. Theoretical aspects of atomic mixing by ion beams // Nucl. Instr. & Meth., 1981. Vol. 182/183. P. 1, p. 25–41). Однако для некоторых систем установлено (Christel L. A., Gibbons J. F. Ag recoil yield resulting from Kr implantation // J. Appl. Phys., 1981. Vol. 52, № 7. P. 4600–4604), что первичные соударения могут обеспечить не более 30% эффекта, наблюдаемого в эксперименте. Поэтому приходится предположить, что в основном легирование атомами отдачи обеспечивается за счет радиационно-стимулированной диффузии (иногда с привлечением быстрых процессов в термических пиках).

Деформационное втягивание может и в этом процессе играть заметную роль. При этом следует ожидать, что вбивание ионами инертных газов не создаст в слое чрезмерных механических напряжений, поскольку, во-первых, инертный газ быстро выходит на поверхность и десорбируется (Hautala M., Anttila A., Hirvonen J. Detrapping of implanted He and N in Mo // J. Nucl Mat., 1982. Vol. 105, № 2–3. P. 172–178), а во-вторых, часть механических напряжений сбрасывается при развитии блистеринга и шелушения (в случае, когда энергия ионов достаточна для преципитации газа в виде захороненных пузырьков). Однако если в качестве снарядов использовать ионы любых твердых веществ (или реагирующих с материалом подложки с образованием твердых продуктов реакции), все рассуждения предыдущих разделов остаются в силе. Если пленка обладает достаточной начальной адгезией к подложке и достаточным пределом прочности, то эффект деформационного втягивания может привести к существенному изменению процесса легирования. В частности, поскольку максимум градиента механических напряжений расположен за пробегом, максимальное втягивание должно наблюдаться при меньших энергиях ионов, чем максимум прямого вбивания.

2.1.2. Легирование ионами сверхмалых энергий

Известно, что пробеги ионов с энергией менее 1–5 кэВ составляют в большинстве случаев первые десятки ангстрем (Буренков А. Ф., Комаров Ф. Ф., Кумахов М. А., Темкин М. М. Таблицы пространственного распределения ионно-имплантированных примесей. Минск: изд-во БГУ им. Ленина, 1980). Каналирование при таких малых энергиях также мало что дает: слишком велики упругие потери и слишком велика вероятность резонансного деканалирования. Тем не менее экспериментально установлено (Качурин Г. А., Степина Н. П. Глубокое проникновение низкоэнергетических ионов в кремний, нагретый до 200–400°С. ФТП. 1982. Т. 16, № 7. С. 1152–1157), что при некоторых условиях имплантации удается получить глубины легирования до нескольких микрон, используя для ускорения ионов напряжение менее киловольта. В число этих условий входит и повышенная температура (такая, при которой радиационно-стимулированная диффузия уже достаточно интенсивна), и очень большие дозы плотности тока ионов (т.е. высокая поверхностная концентрация примеси и высокая насыщенность слоя энергией, стимулирующей перемещение примеси).