
_Разное / TKЭT(ШПОРЫ) / 2.2 / 22(2)
.doc22(2) Ионная имплантация. Механизм пробега
Мобильность, универсальность процесса ионной имплантации, совместимость его с другими сухими процессами, прецизионность формирования легированных областей, воспроизводимость результатов процесса определяют его все более широкое применение в технологии ИС.
В основе ионного легирования полупроводников лежит процесс внедрения средне- и вьгсокоэнергетических ионов легирующих примесей в кристаллическую решетку полупроводника подложки. При этом на первой стадии процесса ионного легирования осуществляется ионное внедрение (или ионная имплантация), а на второй стадии проводится отжиг структуры с целью активации внедренной примеси, "залечивания" нарушений, введенных в кристаллическую решетку на первой стадии, и достижения заданного профиля распределения примесей.
Ион, имеющий высокую кинетическую энергию, по мере продвижения в кристаллической решетке полупроводника взаимодействует с атомами мишени подложки, растрачивая свою энергию, пока его скорость не снизится до тепловых скоростей диффузии. Профиль распределения внедренных ионов по глубине называют профилем внедрения, или профилем торможения.
Траектория движения иона в кристаллической решетке подложки оказывается сложной (рис.5.7) вследствие его взаимодействий и упругих соударений с атомами решетки. В результате таких соударений возникает большое количество точечных дефектов (вакансий, междоузлий), образующих кластеры с нарушенной структурой.
Для описания процесса ионной имплантации (внедрения) наряду с полным пробегом иона R(с чертой) важны величина проекции полного пробега на первоначальное направление внедрения иона Rp(с чертой), соответствующая средней глубине проникновения ионов, и величина среднеквадратического разброса проецированных пробегов ∆Rp(c чертой), связанного с
вероятностным, статистическим характером пробегов.
Ион, имеющий большую массу по сравнению с атомами мишени, на своем пути отклоняется слабо и Rp≈R(с чертами), тогда как для легкого иона
Rp << R.
Торможение заряженной частицы в твердом теле осуществляется
двумя механизмами:
-ядерным торможением при упругом взаимодействии с заряженными ядрами, экранированными электронными оболочками;
-электронным торможением при неупругом взаимодействии с электронными оболочками.
Таким образом, потери энергии иона на единицу пути складываются из двух слагаемых:
Поверхность подложки
Рис 5.7 Пробег внедренного иона