Міністерство освіти РеспублікиБілорусь
Білоруський державнийуніверситет інформатики і радіоелектроніки
Факультет комп'ютерногопроектування
Кафедра електронної техніки ітехнології
Реферат на тему: В«Іонна імплантаціяВ»
Виконав: Студент гр. 911101 КравчукА. С.
Перевірила: Гуревич О. В.
Мінськ, 2009
Зміст
Введення
1.Сутність іпризначення іонної імплантації
2.Схема установки
3.Основні характеристикиіонної імплантації
4.Іоннаімплантація і промисловість
5.Дефекти приіонному легуванні та способи їх усунення
6.Застосування іонноголегування в технології НВІС
6.1 Створення дрібних переходів
6.2 гетерування
6.3 Ефекти, використовувані втехнології НВІС
Висновок
Список літератури
Введення
Іонної імплантацією прийнято називатилегування тонких приповерхневих шарів твердого тіла шляхом опроміненняповерхні пучком іонів, прискорених до енергії 104-106 еВ. Перші публікаціїз цієї тематики датовані початком 60-х років і мова тоді йшла про легуваннінапівпровідників. Цей напрямок домінувало аж до початку 80-х років,коли паралельно з ним з'явилася і за кілька років сформувалася нова гілкадослідження та технології, що одержала в останні роки назву"Имплантационная металургія".
Універсальність іонної імплантації (іпо виду легуючого речовини, і по вигляду легіруемого матеріалу) на початковомуперіоді "малих доз" дозволяла не обмежувати себе ні фізичними, ніекономічними міркуваннями і намагатися застосувати її всюди, де є твердетіло і необхідність якось змінити властивості його поверхневого шару. На тліколосального розширення фронту робіт до пори до часу можна було не помічатиокремих невдач в застосуванні іонної імплантації до тих чи інших систем і тутж переходити до іншим завданням. Пізніше, коли бум "Імплантація може все!"змінився більш поглибленим і серйозним аналізом, почали прояснюватися деякіфізичні обмеження імплантаційного методу. Цей процес почався, коли, зодного боку, стали намагатися для отримання тих же результатів пробуватиінші, альтернативні методи, а з іншого боку, почалася "гібридизація"імплантаційній методики з традиційними технологіями.
Перехід імплантаційній технології злабораторій в промисловість ввів у дію потужний економічний фактор оцінки- Продуктивність і вартість операції. Особливо гостро це питання посталосаме у зв'язку з "імплантаційній металургією" або імплантацією великих доз,де вирішальним чинником вартості всієї технології стає продуктивністьімплантаційного обладнання. Навіть в напівпровідниковій технології, де розміриоброблюваної поверхні незначні, тривалість і вартість операціїлегування емітерний шарів на стандартному імплантаційних обладнаннівиявилася непомірно високою; для потреб же машинобудування ця проблемапосилюється і масштабом виробництва, і дешевизною інших операційтехнологічного ланцюжка.
У зв'язку з цим виникаєнагальна необхідність провести порівняльний аналіз основних технологіймодифікації поверхневих шарів, висвітити фізичні обмеження іонноїімплантації та альтернативних технологій стосовно до конкретних задачнауки і техніки, а також провести орієнтовну економічну оцінку цихтехнологій і перспективи їх освоєння в тій чи іншій області промисловості.Цьому і присвячена справжня робота.
1. Сутність і призначення іонноїімплантації
Іонна імплантація - це процес, вякому практично будь-який елемент може бути впроваджений в приповерхневій областібудь-якого твердого тіла - мішені, поміщеної у вакуумну камеру, за допомогою пучкависокошвидкісних іонів з енергією до декількох мегаелектронвольт.Імплантіруемие іони впроваджуються в матеріал мішені на глибину від 0,01 до 1 мкм,формуючи в ній особливе структурно-фазовий стан. Товщина шару залежить віденергії і від маси іонів і від маси атомів мішені.
Так як технологія імплантаційногомодифікування дозволяє впровадити в поверхню задану кількістьпрактично будь-якого хімічного елемента на задану глибину, то таким чиномможна сплавляти метали, які в розплавленому стані не змішуються, аболегувати одна речовина іншим в пропорціях, які неможливо досягти навітьпри використанні високих температур. Отже, виявилося можливимстворювати композиційні системи з унікальними структурами і властивостями, суттєвовідмінними від властивостей основної маси деталі.
Як об'єкт атомно-фізичнихдосліджень іонна імплантація вперше сформувалася на початку 60-х років. Цестало можливим завдяки досягненням в області вивчення ядернихвзаємодій; основним обладнанням для іонного легування єприскорювач. Енергія іонів може змінюватися (в залежності від властивостей матеріалівкомбінації іон - мішень) від декількох кілоелектронвольт (кеВ) до декількохмегаелектронвольт (МеВ). Введення імпланту в основну решітку поверхнівироби можливо без "дотримання" законів термодинаміки, що визначаютьрівноважні процеси, наприклад, дифузію і розчинність.
Іонна імплантація призводить дозначної зміни властивостей поверхні по глибині:
Г? шар із зміненою дислокаційноїструктурою до 100 мкм.
Успішне застосування іонноїімплантації визначається головним чином можливістю передбачення та управлінняелектричними і механічними властивостями формованих елементів при заданихумовах імплантування.
Найбільш поширеним застосуваннямІІ в технології формування НВІС є процес іонного легування кремнію.Часто доводиться проводити імплантацію атомів в підкладку, яка покрита однимабо декількома шарами різних матеріалів. Існування багатошаровоїструктури здатне викликати різкі перепади в профілі легування на кордоніокремих шарів. За рахунок зіткнення іонів з атомами приповерхневих шарівостанні можуть бути вибиті в більш глибокі області легіруемого матеріалу.Такі "осколкові ефекти" здатні викликати погіршення електричниххарактеристик готових приладів.
Загальна траєкторія руху іонаназивається довжиною пробігу R, а відстань, прохідне впроваджуваних іоном дозупинки в напрямку, перпендикулярному до поверхні мішені, проектувалидовжиною пробігу Rp.
2. Схема установки
Рис. 1. Схема установки для іонноїімплантації
Схема установки для іонноїімплантації наведена на рис. 1.
1 - джерело іонів
2 - мас-спектрометр
3 - діафрагма
4 - джерело високої напруги
5 - прискорювальна трубка
6 - лінзи
7 - джерело живлення лінз
8 - система відхилення променя повертикалі і система відключення променя
9 - система відхилення променя погоризонталі
10 - мішень для поглинаннянейтральних частинок
11 - підкладка
Магнітний мас-спектрометрпризначений для відділення непотрібних іонів від легуючих, електрометрії - длявимірювання величини імплантованого потоку іонів. Маски для ШІ можуть бутивиготовлені з будь-яких матеріалів, використовуваних в технології НВІС (фоторезист,нітриди, оксиди, полікремній).
Управління дозою при ІІ ускладнененизкою факторів. Це наявність потоку нейтральних частинок, обмін енергії іонів змолекулами газів, вторинна електронна емісія з мішені, ефект зворотногоіонного розпилення. Для ліквідації наслідків дії цих факторіввикористовують наступні технічні прийоми. Нейтральні молекули відсівають здопомогою мас-спектрометра (його магнітним полем не відхиляє нейтральні частинкиі вони не потрапляють в апертурну діафрагму). Крім того, в камері підтримуєтьсядостатньо високий вакуум, що запобігає процес нейтралізації іонів.Вторинну електронну емісію пригнічують, розташовуючи близько мішені пасткуФарадея.
Рис. 2. Профіль розподілу домішкипри іонній імплантації бору різних енергій в кремній
Профіль розподілу домішки приіонної імплантації бору різних енергій в кремній наведено на рис. 2. Длякоректного теоретичного розрахунку профілю, особливо...
