_Разное / TKЭT(ШПОРЫ) / 2.2 / 22(2)

22(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 R_p(с чертой), соот­ветствующая средней глубине проникновения ионов, и величина среднеквадратического разброса проецированных пробегов ∆R_p(c чертой), связанного с

вероятностным, статистическим характером пробегов.

Ион, имеющий большую массу по сравнению с атомами мишени, на своем пути отклоняется слабо и R_p≈R(с чертами), тогда как для легкого иона

R_p << 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