ИОННОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ

Введение легирующих примесей в твёрдое тело, осуществляемое посредством бомбардировки его ионами примесного вещества. И. л. применяется во мн. областях техники (например, в машиностроении для улучшения коррозионной стойкости и упрочнения поверхностных слоев металлич. деталей), наиболее широкое распространение получило в 70-х гг. в электронном приборостроении, особенно в произ-ве ПП приборов и ИС. С помощью И. л,, например, изменяют величину и тип электропроводности кристалла ПП или его отд. участков (включая образование р-п-переходов); формируют геттерные области, служащие местом сбора некоторых нежелательных быстро-диффундирующих примесей; синтезируют некоторые опто-электронные материалы. И. л. используют при изготовлении МДП ИС; для подгонки в номинал тонкоплёночных резисторов; для изменения коэф. преломления некоторых оптич. материалов при изготовлении световодов, фотоприёмников и др. устр-в.

В процессе легирования ионы примеси, ускоренные до энергий 10-10 эВ, проникают в твёрдое тело и тормозятся в нём за счёт многократных соударений с атомами легируемого вещества. Изменяя величину энергии ускорения ионов, можно создавать р-п-переходы в легируемом образце на разл. глубине. При этом в образце появляются структурные дефекты, накопление которых может привести к аморфизации приповерхностных слоев. Применяя термообработку (в т. ч. импульсную термическую обработку), частично восстанавливают структуру вещества, одновременно электрически активируя внедрённую примесь. Форма примесного распределения зависит от энергии внедряемых ионов, хим. и физ. свойств примеси и образца (при И. л. кристаллов - также от их температуры и направления ионного пучка).

При определённой ориентации крист. решётки легируемого образца относительно направления ионного пучка ионы примеси могут проникать на сравнительно большую глубину, проходя вдоль ат. рядов (плоскостей) и испытывая только скользящие столкновения (явление каналирования).И. л. осуществляется в ионно-лучевых установках (ИЛУ) в условиях высокого вакуума (10 -10 Па). Один из вариантов устр-в ИЛУ приведён на рис. Ионы легирующей примеси, образующиеся в ионизац. камере, экстрагируются из источника электрич. полем вытягивающего электрода, фокусируются в пучок трёхэлектродной элект-ростатич. линзой и приобретают необходимую энергию в ускоряющей трубке. Чтобы очистить легирующие ионы от разл. примесных частиц, ионный пучок на пути к образцу пропускают через электро-магн. сепаратор. Высокая равномерность распределения ионов легирующей примеси на достаточно большой поверхности легируемого образца (что необходимо, например, при изготовлении ПП приборов) обеспечивается сканированием пучка с помощью электростатич, отклоняющей системы или (и) перемещением образца относительно неподвижного ионного луча. Напр., для И. л. малыми дозами (10-10 ион-см) обычно применяют метод сканирования ионного луча, а при больших дозах (10-10 ион-см) чаще используют механич. перемещение образца.

И. л. по сравнению с методом диффузии (см. Диффузия примесей в полупроводник) имеет ряд преимуществ: позволяет в более широких пределах и с большей точностью варьировать величину поверхностной концентрации примесей; вести процесс при более низких температурах; допускает существенно больший выбор легирующих примесей; позволяет получать разнообразные по форме примесные распределения с чёткими границами областей легирования; обеспечивает большую чистоту внедряемых примесей и возможность локального легирования (либо узким ионным пучком, либо с помощью защитных масок).

Copyright © 2002 - 2017 Ravnopravie.kharkov.ua. All Rights Reserved.