химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

ренкеля — дефект, состоящий из вакансии и междоузель-ного атома. Атомы, находящиеся в поверхностном слое, получив энергию от иона, могут отрываться от кристалла — происходит процесс распыления н образуется дефект по Шотки — вакансия в приповерхностной области кристалла. Энергия первично смещенного атома, называемого атомом отдачи, сравнительно велика, поэтому на пути своего движения атом отдачи образует целый каскад смещений, вследствие чего в кристалле возникают отдельные разупорядоченные зоны размером 3—10 нм. По мере имплантации ионов идет накопление радиационных дефектов. Когда плотность ионов, внедренных на единице поверхности, превосходит критическую, называемую дозой аморфизации, образуется сплошной аморфный слой. Внедренный ион может попасть в вакантный узел, став донором или акцептором, но вероятность замещения узлов мала. Большинство внедренных ионов находится в междоузлиях, где они не являются электрически активными. Для перевода их в узлы и восстановления кристаллической структуры полупроводника производят отжиг. В процессе отжига происходят распад и аннигиляция радиационных дефектов, а внедренные примеси занимают вакантные узлы, в результате чего образуется слой с электропроводностью р- или /г-типа.

Средний полный пробег иона. Глубина проникновения иона в вещество характеризуется пробегом. Траектории отдельных ионов в кристалле подобны ломаным линиям, каждый прямолинейный участок и полная длина которых отличаются друг от друга. Вся совокупность пробегов отдельных ионов группируется по закону нормального распределения случайной величины со значением среднего полного пробега R и среднеквадратичным отклонением пробега AR. Практическую важность имеет средний нормальный

202

а — -

пробег Rp — проекция траектории среднего полного пробега на направление первоначальной скорости иона и его среднеквадратичное отклонение ARP. Для расчета среднего полного пробега R (см) нона с энергией ? (эВ) используют формулы, в которых энергия и пробег выражены в безразмерных единицах ? и ? соответственно:

R = ?IL, (ЮЛ)

k \ ' 33 j k Ycjk + d * V C[k+ d ' b=FE, (10.3) L = M*yN2,F= 6'9-106^ - (Ю4

Здесь L — нормирующий множитель пробега, см-1; F — нормирующий множитель энергии, 1/эВ. *~

Радиус экранирования заряда ядра атомными электронами (см)

4,7-10-9

\?\?* + ????*' ( °·5)

Коэффициент передачи ионом с массой Мх атому с массой М2 максимально возможной энергии при лобовом столкновении

?=AMxM21(A'h + М2)\ (10.6)

Коэффициенты, учитывающие торможение, обусловленное электронным взаимодействием,

& = 2,47. \^ZfV~ZjW2\a(\\M2lM{)\^, (10.7)

3=6,16-10^2^. (10.8)

Параметры, учитывающие торможение, обусловленное ядерным взаимодействием, с=0.45, d=0,3.

Собственная концентрация атомов в кристалле N2, см-3, заряды ядер иона 2Ь атомов мишени Z2.

Рассмотрим пример расчета среднего полного пробега.

Пример 1. Рассчитать средний полный пробег ионов бора с энергией ?=100 кэВ в кремнии.

1. Для расчета необходимо определить радиус экранирования а, коэффициент передачи максимальной энергии у, параметры электронного торможения k и ?, нормирующие множители l и f. С помощью справочника находим атомные номера и массы бора и кремния и собственную концентрацию атомов в кремнии: ?, = 5, ?2=14, ??, = 11, ?12 = 28,09, 7V2 = 4,98-??22 см-2.

2. Радиус экранирования

4,7-10-9___4,7-10-9 .

а ~ [Z\l* + Zf3)1'2 ~ (52/3 + 142''3)1/2 = 1 '59' 10~9 СМ-

3. Коэффициент передачи максимальной энергии

_ 4?*???2___4-11-28,09

У~(М1+М2)2 = (11 + 28,09)2 = 0'81-

203

4. Коэффициент электронного торможения

? = 2,47·?0??1/3(?2/?42)1/2[?(1 + ??2/^?)]3/2 = 2.47· ЮП52/8 (14/28,09)1/2 ?

? [1,59-10-9(1 + 28,09/11)]3/2 = 0,22.

5. Нормирующие множители для энергии и пробега

6,9.WaM2 = 6,9· 106-1,59-10-9-28,09 = 5 10_4 ZiZ2 (Aii + М2) 5-14(11 +28,09)

L = ??^?2 = 3,14 (1,59-10-9)2 о,81 -4,98-1022 = 3,19-105 1/см.

6. Безразмерные энергии

& = EF= 105-1,125-10-4== 11,25;

? = 6,?6·103?2???^ = 6,16.?03.14·11·1,125·10-4= 107.

7. Рассчитаем полный пробег в безразмерных единицах:

2 1/2 Л k*\ 2c/fe i/ ? ? = — ? '4 1 + — — —? arctg У -.

Вначале вычислим отдельные множители:

elk = 0,45/0,22 = 2,05, c/k+d = 2,05 + 0,3 = 2,35,

r_ ,_ 2c Ik 2-2,05

VdK+d-/2T5 = 1,53, kyc/k+d =^JJ3

Подставим числовые значения:

= 12,2.

8. Выразим пробег в размерных единицах:

^ = р/Л = 16,2/(3,19-105) = 5,0-10-5 См = 0,50 мкм.

Средний нормальный пробег и стандартное отклонение пробега. Средний нормальный пробег связан со средним полным пробегом:

Rp=fR. (10.9)

Корректирующая поправка, обусловленная упругим рассеянием иона,

/-(1+т-?УТР (,оло)

где полная энергия, затраченная на упругое рассеяние иона,

1-1----). (10.11)

1 clk+d )

Взаимодействие иона с атомами мишени носит случайный характер. Моноэнергетический пучок ионов после прохождения некоторого слоя вещества приобретает дисперсию по энергиям. В результате часть ионов проходит половину своего пути без заметных потерь энергии и проникает на глубину, превышающую Rp, а часть ионов испытывает более сильное торможение и останавливается,

204

s»=Tln(

не дойдя до Rp. Стандартное среднеквадратичное отклонение нормального пробега

?#„=*„]?^-(?+?*)5„(?),· (10.12)

^=Mi/Mi. (10.13) Ядерная тормозная способность S„(e):

при ? < 10 Sn(z)=csy2/(d-T-z), (10.14)

при *>Ю S„(e)=(2e)-iln(l,29e)t (10.15)

где с=0,45, uf=0,3.

Пример 2. Рассчитать Rp и ионов ПВ+ с энергией 100 кэВ в кремнии.

1. Используя данные примера 1, найдем потери энергии на ядерное торможение:

е« = ?1п ('+?????) =2·05·2·3}« ('+Ш -3·63·

2. Рассчитаем поправку:

/=(1+ТЖ^т) =('1+Т — Утя) =0·674·

3. Для 8>10 определим тормозную способность:

S„ (е) = (2e)-i In 1,29» = (2-11,25)-? 2,3 lg 1,29- ? ,25 = 0,119.

; 4. Отношение масс сталкивающихся частиц

? = ??2/??? = 28,09/11 =2,55.

5. Средний нормальный пробег

^ = /#=0,674-0,50 = 0,337 мкм.

6. Среднеквадратичное отклонение пробега

&Rp j/-?-(Y + ?)?„ (е) = 0,337|/ э'161'225 (0,81 + 2,55) 0,119 =

= 0,089 мкм.

Пробег в многокомпонентных веществах. Для оценки пробегов, не требующей очень высокой точности, многокомпонентное вещество представляют в виде гипотетического однокомпонентного, состоящего из атомов с эффективными зарядом ядра и массой:

2 xzl 2 *А

7 _!=А,В,... „ _ /_д,в,.„

^2эф--? ~ ' УИ2эф —

1~А,В,... 1-А.В,...

где Zi и Mi — атомные номера и массы элементов, входящих в состав соединения; xt — количество атомов элемента в молекуле соединения. Например, для GaAs *Ga = l, *As=l; для Gd3Ga50i2

205

XGd — 3, xGa—5, Xq = 12, 2 xi = 20. Собственная концентрация ато-

мов такого соединения определяется с помощью эффективной массы при известной плотности реального вещества:

N2=^-=6,023· 1023 —— ат/см3,

где ргэф — молекулярная масса, г/моль.

Отметим, что N2 точно равно истинной концентрации всех атомов данного многокомпонентного соединения. По этой же формуле рассчитывают значения N2 для элементарных веществ, заменяй эффективную массу реальной молекулярной массой.

В табл: 10.1 даны значения средних нормальных пробегов и стандартных отклонений пробегов, выраженные в нанометрах, для ряда ионов с энергиями 20—200 кэВ в кремнии, рассчитанные на

Таблица 10.1

Е, кэВ и + в 27 + ?1 31 + ? 75 + As 121 + Sb

20 Rp 78 29 26 16 14

ARp 32 11 9,4 3,7 2,4

40 Rp 161 56 49 27 23

ARp 54 19 16,4 6,2 3,8

60 Rp 244 85 73 38 31

ARp 71 27 23 8,4 5,1

80 Rp 324 114 98 48 38

ARV 84 35 30 10,5 6,3

100 R ? 398 144 123 58 46

ARp 94 42 35 12,5 7,4

120 Rp 469 175 149 68 53

ARp 102 48 41 14,5 8,4

140 Rp 537 205 175 79 60

ARP 110 54 47 16 9,5

160 Rp 603 236 20 i 89 67

ARp 116 60 52 18 10,5

180 R ? 665 266 228 99 74

ARp 121 60 57 20 11,5

200 R ? 725 297 254 no 81

ARP 126 70 61 22 12,5

Распределение пробегов ионов. Профили распределения концентрации внедренных ионов определяются характером распределения средних нормальных пробегов по глубине облученного слоя. Расчеты пробегов ионов были выполнены для случая, когда атомы в кристалле распределены нерегулярно, что присуще аморфным и поликристаллическим веществам. Пучок ионов, попадая в такие вещества, испытывает случайные столкновения с атомами, и распределение пробегов описывается законом распределения случайной величины. Аналогичная ситуация наблюдается в монокристал-

206

лах, если ионный пучок падает на произвольно ориентированную поверхность пластины относительно кристаллографических направлений с малыми индексами, например вдоль оси <763>. Такое внедрение называют неориентированным. В этом случае профиль распределения внедренных атомов описывается, как и для аморфных веществ, кривой Гаусса:

x-Ro ^

С(х)--

N

¦ ехр

(10.16)

'YbiARp

Максимум концентрации примеси в отличие от случая введения ее методом диффузии залегает не на поверхности, а на глубине х = = RP:

Cm3,=0,4N/ARp.

Отношение концентраций на глубинах Rp±f\Rp к максимальной

C(Rp ± Д/?р)/Стах= l//i=0,607,

что используют для определения дисперсии пробегов (стандартного отклонения) по экспериментально полученным профилям распределения. Некоторые характерные точки кривой Гаусса представлены в табл. 10.2. Таблица 10.2

х—Rp ± УТ ARp 0 0,833 1,52 2,14 2,63 3,04 3,39 3,71 4,0

С (?) ?тах 1 0,5 0,1 0,01 ю-3 ю-4 ю-5 ю-6 ю-7

§ 10.2. Технологические особенности процессов ионной имплантации

Принцип действия и конструкция ионно-лучевого ускорителя. Ион-

но-лучевой ускоритель состоит из следующих основных блоков: источника ионов, источника высокого напряжения, ускорительной трубки, магнитного сепаратора, системы фокусировки и сканирования пучка ионов, приемной камеры и вакуумной системы о

страница 49
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

Скачать книгу "Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем" (3.82Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
короб для рекламы
золинген кастрюли
насос для повышения давления воды по низкой цене
электроприводы воздушных заслонок вентиляции

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(26.03.2017)