ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ


ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ
ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ

(ионное внедрение, ионное легирование) - введение примесных атомов в твёрдое тело бомбардировкой его поверхности ускореннымиионами. При ионной бомбардировке мишени наряду с процессами распыления поверхности, ионно-ионной эмиссии, образования радиационных дефектов и др. происходит проникновение ионов в глубь мишени. Внедрение ионов становится существенным при энергии ионов E>1 кэВ. Движущиеся частицы в результате многократных столкновений постепенно теряют энергию, рассеиваются и в конечном итоге либо отражаются назад, либо останавливаются, распределяясь по глубине. Энергетич. потери обусловлены как взаимодействием с электронами мишени (неупругие столкновения), так и парными ядерными (упругими) столкновениями, при к-рых энергия передаётся атомам мишени в целом и резко изменяется направление движения частицы. <При высоких энергиях и малых прицельных параметрах ядра сталкивающихся частиц сближаются на расстояния, меньшие радиусов электронных орбит, и их взаимодействие описывается кулоновским потенциалом. При низких энергиях существенно экранирование ядер электронами и потенциал взаимодействия:
10-65.jpg
где Z1, Z2 - ат. номера иона и атома мишени, r - расстояние между ядрами, а - параметр экранирования, Ф(r/а) - ф-ция экранирования. <В нек-ром приближении можно раздельно рассматривать взаимодействие движущегося иона с электронами (свободными и на внеш. оболочках атомов) и взаимодействие между ядрами иона и атома мишени, считая оба механизма потерь аддитивными, а среду однородной и изотропной (теория Линдхарда - Шарфа - Шиотта, ЛШШ). Если ввести приведённую безразмерную энергию ионов
10-66.jpg
и приведённый безразмерный пробег
10-67.jpg
где E' и R - энергия и пробег иона; M1, M2 - массы (в а. е. м.) бомбардирующего иона (1) и атомов мишени (2); n0 - концентрация атомов мишени, то удельные потери энергии
10-68.jpg
В теории ЛШШ Ф(r/а) - ф-ция Томаса -Ферми с параметром экранирования а=0,885
10-69.jpg
(см. Плазма твёрдых тел). Удельные потери в упругих столкновениях (dE/dr)n проходят через максимум
10-70.jpg
Рис. 1. Зависимости удельных потерь энергии dE/dpот E1/2 по теории ЛШШ: 1 - упругие потери; 2,3 - неупругие потери энергии для К=0,1 и К= 0,25.

и убывают с ростом E(кривая 1, рис. 1). Удельные потери в неупругих столкновениях
10-71.jpg
Для большинства комбинаций ион - атом мишени К , лежит в интервале 0,1-0,25 (кривые 2 и 3, рис. 1). При очень больших скоростях v(10-72.jpg) теория ЛШШ неприменима, а при 10-73.jpg ион движется в мишени как голое ядро и удельные потери энергии убывают с дальнейшим её ростом. <Теория ЛШШ даёт совпадение с экспериментом, как правило, с точностью не хуже 30%. Обнаруженные осцилляции электронных потерь в зависимости от Z1 и Z2 описываются более совершенной теорией, использующей волновые ф-ции Хартри - Фока - Слэтера.
10-74.jpg
Траектория иона представляет собой сложную ломаную линию, состоящую из отрезков пути между элементарными актами рассеяния на большие углы. В первом приближении траекторный пробег для частицы с нач. энергией E0 равен:
10-75.jpg
Важными характеристиками процесса И. и. являются т. н. проективный пробег иона R пр - проекция траекторного пробега на направление первонач. движения частицы, а также распределение имплантированных атомов по R пр, т. е. по глубине х(при бомбардировке по нормали к поверхности мишени). Распределение по x частиц, имплантированных в аморфную мишень, характеризуется ср. пробегом 10-76.jpg, среднеквадратичным разбросом пробегов 10-77.jpg и параметром Sk, определяющим асимметрию распределения Пирсона (рис. 2).Величины 10-78.jpg, DR пр и Sk зависят от М1, М2 и E0 (рис. 3). При Sk=0 распределение Пирсона переходит в гауссовское. При И. и. в монокристаллы распределение внедрённых частиц по глубине может видоизменяться из-за каналирования заряженных частиц. Изменяя в процессе И. и. энергию ионов, можно получить распределение внедрённой примеси по глубине желаемой формы.
10-79.jpg
Рис. 3. Зависимости параметров распределения 10-80.jpg (a), 10-81.jpg (б), Sk (в) ионов В, Р, As в Si от начальной энергии ионов E0.Полное число атомов примеси N п, к-рое может быть имплантировано в твердотельную мишень через единицу поверхности, ограничивается распылением, если коэф. распыления S (число атомов мишени, выбиваемых одним ионом) больше доли внедряющихся частицa=l-k (k- коэф. отражения). В пренебрежении диффузией
10-82.jpg
где nS=an0/S - концентрация примеси у поверхности в установившемся режиме. Ф-ла (7) получена в предположении постоянства E0 в процессе И. и. и равенства вероятностей распыления атомов матрицы и имплантированных частиц. Если S<a, концентрация имплантированных атомов будет монотонно расти с увеличением дозы ионов. <Наиб, широко И. п. применяется для легирования полупроводников с целью создания р -n-переходов, гетеропереходов, низкоомных контактов. И. и. позволяет вводить примеси при низкой темп-ре, в том числе примеси с малым коэф. диффузии, создавать пересыщенные твёрдые растворы. И. и. обеспечивает точную дозировку вводимой примеси, высокую чистоту (сепарация пучка ионов по массам), локальность, а также возможность управления процессом с помощью электрич. и магн. полей. Для устранения образующихся при И. и. радиац. дефектов и перевода внедрённых атомов в регулярные положения используют высокотемпературный прогрев. Для создания р -n-переходов не требуется больших доз облучения. Так, при бомбардировке Si ионами Р + с энергией E0=50 кэВ,10-83.jpg=60 нм, 10-84.jpg=26 нм, и уже при дозе 1015 см -2 ср. концентрация примеси в имплантированном слое толщиной 4 10-85.jpg достигает 1020 см -3, т. е. практически предельной концентрации, используемой в технологии. <И. и. в металлы применяют с целью повышения их твёрдости, износоустойчивости, коррозионной стойкости, создания катализаторов, изменения коэф. трения и т. п. Для этого требуются дозы ~1017 -1018 ионов на см 2, при к-рых уже заметно распыление приповерхностного слоя. При больших дозах, когда концентрация внедрённой примеси сравнима с n0, возможно образование новых соединений (ионный синтез).Ионная бомбардировка позволяет вводить примесь не только из пучка, но и из плёнки, предварительно нанесённой на поверхность мишени (имплантация атомов отдачи и ионное перемешивание).Бомбардировка ионами с энергией 10-200 эВ, когда SЪ1, а 10-86.jpg~0,1-1 нм, сопровождается наращиванием имплантируемого материала. Плёнки, полученные ионным осаждением, имеют высокую плотность и хорошую адгезию к подложке. Лит.: Мейер Д ж., Эриксон Л., Дэвис Д ж., Ионное легирование полупроводников, пер. с англ., М., 1973; Зорин Е. И., Павлов П. В., Тетельбаум Д. И., Ионное легирование полупроводников, М., 1975; Ионная имплантация в полупроводники и другие материалы. Сб. ст., пер. c англ., под ред. В. <С. <Вавилова, М., 1980; Аброян И. А., Андронов А. Н., Титов А. И., Физические основы электронной и ионной технологии, М., 1984. И. А. Аброян.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ" в других словарях:

  • ионная имплантация — Процесс изменения физических или химических свойств приповерхностного слоя твердого тела путем внедрения соответствующих атомов потоком ионизированных частиц. [http://www.manual steel.ru/eng a.html] ионная имплантация Средство для введения… …   Справочник технического переводчика

  • ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ — (ионное внедрение, ионное легирование) введение примесных атомов в твердое тело при бомбардировке его поверхности направленным пучком ускоренных ионов. Широко применяется в технологии микроэлектроники для создания p n переходов, гетеропереходов и …   Энциклопедический словарь

  • Ионная имплантация — Схема установки для ионной имплантации и селекции ионов по энергии. Ионная имплантация  способ введения атомов примесей в поверхностный слой пластины или эпитаксиальной пленки путем бомбардировки ег …   Википедия

  • ионная имплантация — Термин ионная имплантация Термин на английском ion implantation Синонимы ионное внедрение, ионное легирование Аббревиатуры Связанные термины биосовместимые покрытия Определение введение примесных атомов в твердое тело путем его бомбардировки… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • Ионная имплантация — 7. Ионная имплантация процесс модификации поверхности, когда легирующий материал ионизируется, ускоряется в электрическом поле и имплантируется в приповерхностный слой подложки. Это определение включает также процессы, в которых ионная… …   Официальная терминология

  • Ионная имплантация — Ion implantation Ионная имплантация. Процесс изменения физических или химических свойств приповерхностного слоя твердого тела путем внедрения соответствующих атомов потоком ионизированных частиц. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под… …   Словарь металлургических терминов

  • ионная имплантация —  Ion Implantation  Ионная имплантация   Способ введения посторонних атомов внутрь твердого тела путем бомбардировки его поверхности пучком ионов c высокой энергией (до 1 МэВ). Имплантируемые ионы внедряются в материал мишени на глубину от 0,01 до …   Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

  • ионная имплантация — joninė implantacija statusas T sritis chemija apibrėžtis Priemaišų atomų įterpimas į kietąjį kūną bombarduojant jo paviršių pagreitintų jonų srautu. atitikmenys: angl. ionic implantation rus. ионная имплантация …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ — см. Легирование …   Химическая энциклопедия

  • ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ — специальная модификация генерального процесса, в котором плазменный или ионный используется для ионизации материала наносимых покрытий, а отрицательное смещение (заряд) изделия способствует осаждению составляющих покрытия из плазмы …   Словарь понятий и терминов, сформулированных в нормативных документах российского законодательства

Книги

Другие книги по запросу «ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.