для великих значеньенергій пучків іонів, використовують два об'єднаних розподілу Гауса
,
Де D - поглинена доза,
Rm - модальна довжина пробігу (аналог проекційної довжинипробігу при гауссовского розподілу),
D R1, D R2 - флуктуації першого і другого розподілу,
D Ri = D R1 при x> Rm ,
D Ri = D R2 при x <= Rm .
Теоретичні профілі, розрахованіпо наближенню Пірсона з 4 параметрами і розподілу Гауса, і виміряніпрофілі при іонній імплантації бору в кремній без проведення відпалу наведеніна рис. 3.
3. Основні характеристики іонноїімплантації
Формально іонною імплантацієюслід було б називати опромінення поверхні твердого тіла атомами абоатомарними іонами з енергією не менше 5-10 енергій зв'язку атома в решітціопромінюваної мішені (тоді до зупинки іон або атом пройде не менше 2-3міжатомних відстаней, тобто упровадиться, "імплантується" в обсяг мішені). Будемо,однак, за традицією терміном "іонна імплантація" називати тут більш вузький діапазоненергій - від 5-10 кеВ до 50-100 кеВ (це пов'язано і з історією розвитку методу,і з особливостями обладнання, на якому реалізується опромінення, та й з тим,що для інших енергій іонів вже практикуються інші найменування процесу). І зсамого початку склалася така ситуація, що дослідники іонної імплантаціїдекларували (маючи на це достатньо підстав) наступний ряд достоїнствлегування методом іонної імплантації (або імплантаційного легування):
1. Можливість вводити(Імплантувати) будь-яку домішка, будь-який елемент Таблиці Менделєєва.
2. Можливість легувати будьматеріал.
3. Можливість вводити домішка в будьконцентрації незалежно від її розчинності в матеріалі підкладки.
4. Можливість вводити домішка прибудь температурі підкладки, від гелієвих температур до температури плавленнявключно.
5. Можливість працювати з легуючимиречовинами технічної чистоти і навіть з їх хімічними сполуками (теж будьчистоти).
6. Ізотопна чистота легуючогоіонного пучка (тобто можливість легувати не тільки виключно данимиелементом, але й винятково даними ізотопом цього елементу).
7. Легкість локального легування (здопомогою хоча б елементарного механічного маскування).
8. Мала товщина легованого шару(Менше мікрона).
9. Великі градієнти концентраціїдомішки по глибині шару, недосяжні при традиційних методах з неминучимдифузійним розмиванням кордону.
10. Легкість контролю та повноїавтоматизації технологічного процесу.
11. Сумісність з планарнойтехнологією мікроелектроніки.
До теперішнього часу ейфоріяабсолютизації цих достоїнств пройшла, більш-менш визначено сформувалисяобласті їх найбільш опуклого прояви, але також і області, де вони перестаютьдіяти (нижче про це буде сказано докладніше). У кожному конкретному випадкузастосування іонної імплантації на перший план виступають ті чи інші особливостіпроцесу, ті чи інші фізичні ефекти, супутні імплантації. Томукорисно нагадати перелік основних фізичних ефектів, істотних приімплантаційних легуванні (див. табл. 1).
Дослідження цих ефектів дозволилодомогтися значних успіхів у використанні іонної імплантації для вирішеннянаукових завдань по цілому ряду напрямів, як фундаментальних, так іприкладних. Основні галузі науки, де іонна імплантація стала потужнимінструментом досліджень, перераховані в Таблиці 2, а в Таблиці 3 показано, якіз фізичних ефектів іонної імплантації є ключовими при використаннів кожній з цих областей науки.
Таблиця 1. Основні фізичніефекти, що супроводжують іонну імплантацію.
Індекс ефекту
Найменування фізичного ефекту
1
Хімічне легування
2
Порушення кристалічної структури матеріалу мішені
2.1
Порушення стехіометрії матеріалу мішені
3
Радіаційне стимулювання процесів
3.1
Стимулювання дефектообразующей радіацією
3.2
Стимулювання неруйнуючої радіацією
3.3
постімплантаціонних стимулювання
4
гетерування дефектів і рухливих домішок
5
Механічні напруги
6
Освіта макроскопічних дефектних структур
7
Фазові переходи
8
Дифузійні ефекти
8.1
Дифузійне перерозподіл домішки
8.2
Дифузія дефектів
Таблиця 2. Перелік основних науковихнапрямків, де використовується іонна імплантація
Індекс напрямки
Найменування галузі науки
1
Фізика взаємодії швидких атомних частинок з твердимтілом
1.1
Фізика руху швидких частинок в твердому тілі
1.2
Фізика дефектоутворення в твердому тілі
2
Фізика твердого тіла
2.1
Фізика фазових переходів
2.2
Дослідження радіаційно-стимульованих процесів
3
Фізика, хімія і механіка поверхні
3.1
Каталіз
3.2
Зовнішня електронна емісія
3.3
Корозійна стійкість, пасивація
3.4
Фізика втоми матеріалів
3.5
Зносостійкість
3.6
Антифрикційні властивості поверхні
4
Фізика напівпровідників
4.1
Фізика pn-переходу
4.2
Фізика сільнолегірованних шарів напівпровідника
4.3
Фізика напівпровідникових приладових структур
Аналізуючи вміст Таблиці 3,неважко угледіти, що в більшості завдань при використанні іонноїімплантації практично "працює" лише мала частина того набору фізичнихефектів, які визначають результат імплантаційного легування. Цей фактнаводить на ду...
