E-Book Overview
Учебное пособие. - Мн: БГУ, 1998. - 209с.
В пособии изложены современные представления о физике взаимодействия ионных пучков с твердыми телами, рассмотрены вопросы образования и отжига дефектов кристаллической решетки, формирования заданных профилей распределения легирующих атомов. Приведены данные об оборудовании, используемом для ионной и фотонной обработки материалов и изменения свойств ионноимплантированных слоев. Рассмотрены приложения ионной и фотонной обработки в современных технологиях микроэлектроники и твердотельной электроники. Учебное пособие рекомендуется студентам университетов и технических вузов при изучении физики полупроводниковых материалов, физики твердого тела, физической электроники, микроэлектроники, методов математической физики.
E-Book Content
Ô.Ô. ÊÎÌÀÐÎÂ
ÈÎÍÍÀß È ÔÎÒÎÍÍÀß ÎÁÐÀÁÎÒÊÀ ÌÀÒÅÐÈÀËΠÐåêîìåíäîâàíî Ìèíèñòåðñòâîì îáðàçîâàíèÿ Ðåñïóáëèêè Áåëàðóñü â êà÷åñòâå ó÷åáíîãî ïîñîáèÿ äëÿ ñòóäåíòîâ âûñøèõ ó÷åáíûõ çàâåäåíèé, îáó÷àþùèõñÿ ïî ñïåöèàëüíîñòè “Ôèçè÷åñêàÿ ýëåêòðîíèêà”
ÌÈÍÑÊ, 1998
ÁÁÊ @@@ Ê @@ ÓÄÊ @@@ Ðåöåíçåíò: @@@@ Ðåäàêòîð: @@@@
Êîìàðîâ Ô.Ô. Èîííàÿ è ôîòîííàÿ îáðàáîòêà ìàòåðèàëîâ. Ó÷åáíîå ïîñîáèå äëÿ ñòóäåíòîâ âûñøèõ ó÷åáíûõ çàâåäåíèé, îáó÷àþùèõñÿ ïî ñïåöèàëüíîñòè “Ôèçè÷åñêàÿ ýëåêòðîíèêà”.— Ìí.: Áåëãîñóíèâåðñèòåò, 1998.— 209 ñ.: èë. ISBN @@@@@@  ïîñîáèè èçëîæåíû ñîâðåìåííûå ïðåäñòàâëåíèÿ î ôèçèêå âçàèìîäåéñòâèÿ èîííûõ ïó÷êîâ ñ òâåðäûìè òåëàìè, ðàññìîòðåíû âîïðîñû îáðàçîâàíèÿ è îòæèãà äåôåêòîâ êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè, ôîðìèðîâàíèå çàäàííûõ ïðîôèëåé ðàñïðåäåëåíèÿ ëåãèðóþùèõ àòîìîâ. Ïðèâåäåíû äàííûå î ñîâðåìåííîì îáîðóäîâàíèè, èñïîëüçóåìîì äëÿ èîííîé è ôîòîííîé îáðàáîòêè ìàòåðèàëîâ è èçìåíåíèÿ ñâîéñòâ èîííîèìïëàíòèðîâàííûõ ñëîåâ. Ðàññìîòðåíû ïðèëîæåíèÿ èîííîé è ôîòîííîé îáðàáîòêè â ñîâðåìåííûõ òåõíîëîãèÿõ ìèêðîýëåêòðîíèêè è òâåðäîòåëüíîé ýëåêòðîíèêè. Ó÷åáíîå ïîñîáèå ðåêîìåíäóåòñÿ ñòóäåíòàì óíèâåðñèòåòîâ è òåõíè÷åñêèõ âóçîâ ïðè èçó÷åíèè ôèçèêè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòåðèàëîâ, ôèçèêè òâåðäîãî òåëà, ôèçè÷åñêîé ýëåêòðîíèêè, ìèêðîýëåêòðîíèêè, ìåòîäîâ ìàòåìàòè÷åñêîé ôèçèêè. ÁÁÊ @@@@ Ê @@
ISBN @@@@@@@
© Áåëãîñóíèâåðñèòåò, 1998
ÐÀÇÄÅË 1. ÔÈÇÈ×ÅÑÊÈÅ ÎÑÍÎÂÛ ÈÎÍÍÎÉ ÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÌÀÒÅÐÈÀËÎÂ
1.
Îñîáåííîñòè è âîçìîæíîñòè ìåòîäà èîííîé èìïëàíòàöèè
Ìåòîä èîííîé èìïëàíòàöèè îñíîâàí íà âíåäðåíèè (èìïëàíòàöèè) â òâåðäîå òåëî óñêîðåííûõ â ýëåêòðîñòàòè÷åñêîì ïîëå èîíèçèðîâàííûõ àòîìîâ è ìîëåêóë. Ïðè ýòîì âîçìîæíû ëþáûå êîìáèíàöèè èîí–ìèøåíü. Ýíåðãèÿ èîíîâ ìîæåò èçìåíÿòüñÿ îò íåñêîëüêèõ êèëîýëåêòðîíâîëüò äî Ãèãàýëåêòðîíâîëüò (ò.å. ìèëëèàðäîâ ýëåêòðîíâîëüò). Ãëóáèíà âíåäðåíèÿ èîíîâ çàâèñèò íå òîëüêî îò ýíåðãèè, íî è îò ìàññû èîíîâ, à òàêæå îò ìàññû àòîìîâ òâåðäîãî òåëà. Òàê, ñðåäíèé ïðîáåã èîíîâ ôîñôîðà ñ ýíåðãèåé 10 êý â êðåìíèè ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî 14 íì, à èîíîâ áîðà ñ ýíåðãèåé 1 Ìý îêîëî 1756 íì. Èîííàÿ áîìáàðäèðîâêà ïîçâîëÿåò èçìåíÿòü ïðàêòè÷åñêè âñå ñâîéñòâà ïðèïîâåðõíîñòíîé îáëàñòè òâåðäîãî òåëà: ýëåêòðîôèçè÷åñêèå, ìåõàíè÷åñêèå (ïðî÷íîñòü, òâåðäîñòü, êîýôôèöèåíò òðåíèÿ, èçíîñîñòîéêîñòü), êîððîçèîííûå, êàòàëèòè÷åñêèå, îïòè÷åñêèå, ýìèññèîííûå.  ïîñëåäíèå ãîäû èîííàÿ èìïëàíòàöèÿ ñòàëà îäíèì èç îñíîâíûõ ìåòîäîâ ââåäåíèÿ ïðèìåñåé â ïîëóïðîâîäíèêîâûå êðèñòàëëû. Äî ýòîãî âðåìåíè ñàìûìè ðàñïðîñòðàíåííûìè ñïîñîáàìè ââåäåíèÿ ïðèìåñåé áûëè: ââåäåíèå ïðèìåñåé â ïðîöåññå âûðàùèâàíèÿ êðèñòàëëà (ýïèòàêñèÿ), äèôôóçèÿ è ñïëàâëåíèå. Ýïèòàêñèÿ ïîçâîëÿåò íàðàùèâàòü íà èñõîäíûé êðèñòàëë ñëîè ñ çàäàííîé êîíöåíòðàöèåé ïðèìåñåé; äèôôóçèîííûé ìåòîä îñíîâàí íà äèôôóçèè ïðèìåñíûõ àòîìîâ ñ ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ â ïîëóïðîâîäíèê. Íàêîíåö, ïðè ñïëàâëåíèè ïðèëåãàþùèé ê ïîâåðõíîñòè ñëîé ïîëóïðîâîäíèêà ðàñïëàâëÿþò è â ïðîöåññå ïîñëåäóþùåé ðåêðèñòàëëèçàöèè (çàòâåðäåâàíèÿ) îáîãàùàþò ïðèìåñíûìè àòîìàìè. 3
 îòëè÷èå îò ýòèõ ñïîñîáîâ ââåäåíèÿ ïðèìåñè â êðèñòàëëû, ìåòîä èîííîé èìïëàíòàöèè íå çàâèñèò ïðåæäå âñåãî îò ïðåäåëîâ õèìè÷åñêîé ðàñ