Электронное торможение ионов

 

Коэффициент k_е является относительно слабой функцией параметров Z₁, Z₂, M₁ и М₂

Характерные особенности ядерного и электронного торможения

Универсальная потеря энергии, обусловленная ядерным торможением, не зависит отZ₁, Z₂, M₁, M₂ или N. В общем случае она относительно мала при высокой энергии ионов. При средних энергиях ионов она повышается, а для самых низких энергий ионов опять уменьшается.

Зависимость потери энергии за счет электронного торможения носит монотонный характер.

Зависимости Rp ионов B, P и As от величины энергии в кремнии и SiO₂

 

Зависимости рассеяния ΔRp и ΔRp от энергии ионов B, P и As

 

Распределение пробегов ионов

На практике для оценки профилей легирования используют Гауссово распределение в приближении двух параметров:

 

Сs – поверхностная плотность внедренных ионов, определяемая дозой облучения:

 

 

q – элементарный заряд, l – кратность ионизации

Распределение Пирсона

Дает наиболее точное описание профилей распределения имплантированных ионов.

Учитывает четыре параметра: Rp, ΔRp, а также несимметричность γ и затухание β.

Сравнительные результаты расчетов эксперимента

14. Каналирование примеси при ионной имплантации. Коэффициент использования примеси. Радиационные дефекты. Послеимплантационный отжиг.

Эффект каналирования Заключается в беспрепятственном проникновении ионов по каналам, образуемым плоскостями кристаллической решетки.

Проекция структуры кремния на плоскость (110)

Движение иона вдоль канала

Ион нацелен на лобовой удар с атомом мишени, однако на него действует вся цепочка атомов. В результате столкновения не происходит. Ион меняет траекторию и движется между цепочками атомов на значительное расстояние. Он постепенно теряет энергию за счет слабых скользящих столкновений со стенками канала и в конце концов покидает канал.

Распределение примеси при каналировании

 

1 – распределение при умеренных дозах легирования;

2 – распределение при больших дозах легирования.

Критический угол

Существует критический угол ψ при превышении которого прохождение атомов по каналу прекращается:

 

d – расстояние между соседними атомами в ряду

Радиационные повреждения

В результате столкновений иона с кристаллической решеткой он передает энергию атомам и смещает их. При этом атом можетоказаться в междоузельном положении, т.е. возникают точечные дефекты, которые могут переходить в линейные и даже в объемные. При дозах более 10¹⁶ см^-2 наблюдается Появление аморфизированных областей.

Дефекты, образованные при ионной имплантации называют радиационными.

Коэффициент использования примеси

Ион в процессе внедрения в твердое тело может остановиться в любом месте(узле или междоузлии). Поэтому число носителей заряда будет меньше, чем число внедренных ионов. Данное несоответствие характеризуется коэффициентом использования примеси:

n_p – концентрация дырок в инверсном слое;

C_D – концентрация доноров в исходной структуре;

С_А – концентрация введенной примеси.