Распределение ионов по глубине твёрдого тела.

Сталкиваясь с атомами мишени, ион передает им кинетическую энергию. Если передаваемая энергия превышает некоторую пороговую энергию, атом мишени покидает узел решетки и начинает двигаться в кристалле. При этом имея достаточную энергию, он может в свою очередь сместить из узлов другие атомы и т.д. Таким образом, первичный ион вызывает кас­кад атомных смещений, в результате которых и возникают разнообраз­ные дефекты.

Рис. 3.4. Модель распределения ионов в твёрдом теле с учётом каналирования

Возникшие при ионной бомбардировке дефекты, располагаясь вдоль траек-тории движения иона, имеют определенное пространственное рас­пределение. Во всех случаях кривые распределения дефектов имеют характерный колоко-лообразный вид. При высоких энергиях ионов наблюда­ется асимметрия распределения: нисходящая ветвь более крутая, чем восходящая.

Характерной особенностью кривых распределения является то, что их мак-симумы всегда сдвинуты к поверхности кристалла по отношению к максимумам кривых распределения соответствующих примесных атомов.

С учетом каналирования профиль дефектов простирается значительно глубже (его квантовая часть) и возможно появление двух максимумов.

При некоторых критических концентрациях радиационных дефектов кристаллическое состояние мишени становится неустойчивым, возникает потеря упорядоченного расположения атомов и переход мишени в аморфное состояние. Аморфизация происходит раньше всего там, где концентрация дефектов максимальна, поэтому аморфизированный слой расположен вблизи поверхности.

Аморфизация, как правило, происходит не одновременно по всей облучаемой поверхности, а начинается на отдельных участках. Аморф­ные области, имевшие первоначально размеры порядка тысячных или сотых долей микрометра, в дальнейшем растут за счет стока на них то­чечных дефектов.

Электронно-физические свойства ионно-легированных слоев определяются, с одной стороны, наличием дефектов и их энергетическим спектром в аморфном слое, а с другой стороны – положением внедренных атомов в решетке. Хорошо известно, что атомы элементов V и III групп таблицы Менделеева проявляют донорные и акцепторные свойства, когда они расположены в узлах кристаллической решетки кремния.

При ионном легировании внедряемые атомы могут занимать различ­ные положения в кристалле − мишени, поэтому соотношение между ато­мами примеси в уздах и междоузлиях имеет случайный характер.

Для приведения кристаллов, подвергнутых ионной бомбардировке, в структурно-равновесное состояние и обеспечения электрической ак­тивности атомов примеси применяется отжиг легированных слоев.

Термический отжиг проводится при сравнительно высокой темпера­туре (700-900°С) и требует длительного времени. Эти обстоятельства и необходимость нагрева всего кристалла часто приводят к нежелательным неконтролируемым явлениям, а также диффузионному деформированию профиля легирования за счет избыточных вакансий, выделяе­мых при распаде вакансионных комплексов и при рекристаллизации аморфного слоя.

В настоящее время для отжига имплантированных слоев в технологии изготовления полупроводниковых микросхем применяют изотермический отжиг, лазерный отжиг, импульсные некогерентные источники света и электронные пучки.

Дата добавления: 2015-10-24