Урок Основные параметры ионного легирования. Особенности ионного легирования. Основные параметры процесса ионного легирования.

1. Энергия ионов Е - энергия, с которой примесь внедряется в полупроводник.

E=q • n • U , где q - элементарный заряд;

n - кратность ионизации иона ( обычно n = 1 );

U - ускоряющее напряжение.

Обычно Е = 20 - 200 кэВ

Энергия ионов определяет глубину проникновения примеси в пластину.

2. Плотность тока ионного пучка j

Обычно j = 0,1 - 100 мкА/см²

3. Доза облучения q

Q ⁼ j • t ; где t - время облучения полупроводниковой пластины.

Для ИМС используют дозы облучения Q = 0,02 – 1000 мкКул /см²

Доза облучения определяет концентрацию внедренной в пластину примеси.

3. Угол наклона ионного пучка к направлению главной кристаллографической

оси пластины.

Обычно составляет 7 - 8°.

Особенности ионного легирования.

Преимущества:

1. высокая точность и воспроизводимость глубины и степени легирования за счет легкого контроля параметров ионного легирования;

2. время процесса составляет несколько минут; 3. низкие температуры процесса;

4. возможность формирования практически любого профиля легирования;

5. точное воспроизведение рисунка маски при локальном легировании.

Недостатки:

1. необходимость проведения отжига;

2. трудно воспроизводимы глубокие легированные слои;

3. сложно однородно залегировать пластины большого диаметра из-за расфокусировки ионного пучка;

4. сложность оборудования

Довольно часто на практике ионное легирование совмещают с процессом диффузии:

1. ионным легированием загоняют примесь в полупроводниковую пластину ( т.е. проводят "загонку" примеси), а затем пластины передают на диффузионный отжиг ( т.е. проводят "разгонку" примеси). Благодаря сочетанию достоинств легирования и диффузии получают нужное распределение примеси при необходимой глубине слоя.

2. в слой поликремния, лежащий на поверхности пластины, ионным легированием внедряют примесь, а затем проводят диффузионный отжиг ("разгонку") для перераспределения примеси из поликремния в пластину.

Тема: Плазмохимические процессы. Урок Общие сведения о вакууме, ионизации газа, плазме.

Вакуумом называется разреженное состояние газа, т.е. такое состояние, при котором давление газа в некотором замкнутом герметичном объеме ниже атмосферного давления.

Для того, чтобы создать вакуум в какой- либо установке, из нее необходимо откачать газы. Идеальный вакуум получить нельзя ( вакуум - пустота ).

Единицами измерения вакуума являются: 1 Паскаль( Па ) или 1 мм ртутного столба.

1 мм рт. столба = 133 Па ( 1 Па = 1 Н/м² )

760 мм рт. столба ≈ 10⁵ Па

Молекулы газа массой m в количестве n, находясь в замкнутом объеме и ударяясь со среднеквадратичной скоростью v о стенки сосуда ( в котором они находятся), создают в нем давление

Если Р = 10⁵ – 10¹ Па, в сосуде создан низкий вакуум

Если Р = 10^-1 – 10¹ Па - средний вакуум

Если Р = 10^-1 – 10^-5 Па - высокий вакуум

Если P < 10^-5 Па - сверхвысокий вакуум

Для получения вакуума в установках используются механические и диффузионные насосы.

Ионизацией газа называется процесс превращения нейтральных молекул газа в положительно заряженные ионы.

1. - нейтральная молекула газа

2. - первичный электрон

2' - отраженный первичный электрон

3. - вторичный электрон

4 - положительно заряженный ион газа

В обычных условиях в газе всегда присутствуют свободные электроны. Если в газ поместить катод и анод, то под действием электрического поля эти электроны начинают ускоряться при своём движении в сторону анода. Сталкиваясь на своём пути с

нейтральной молекулой газа, первичный электрон выбивает из молекулы газа вторичный

электрон, превращая нейтральную молекулу в положительно заряженный ион. Отраженный первичный электрон и вторичный электрон ускоряются под действием электрического поля и ионизируют другие молекулы газа.

При высоком напряжении электрического поля процесс ионизации газа приобретает лавинообразный характер. Газ становится проводником электрического тока.

При столкновении нейтральных молекул газа с электронами происходит возбуждение этих молекул и их ионизация. При этом концентрация положительно заряженных ионов газа и концентрация электронов приблизительно одинаковы и очень высоки. Такое состояние газовой среды называется плазмой.