ЭКТ - 5 / ОТЭКБ 24

24. Особенности ионного легирования монокристаллического кремния

Ионное легирование (имплантация) - это управляемое введение атомов в поверхностный слой подложки путем бомбардировки ее ионами с энергией от нескольких килоэлектрон-вольт до нескольких мегаэлектрон-вольт (обычно 20 - 200 кэВ).

Метод ионного легирования имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами легирования, что обусловлено нетепловым характером взаимодействия легирующего вещества и твердого тела. Во-первых, этот метод универсален, так как позволяет вводить любые примеси в любое твердое тело: металл, диэлектрик, полупроводник; во-вторых, он обеспечивает изотипную чистоту легирования, практически исключающую попадание неконтролируемых примесей в легированный слой; в-третьих, проводится при низких температурах. Отжиг легированных слоев происходит при температурах существенно более низких, чем, например, при диффузионном легировании, что обеспечивает плоскостность фронта легирования и простоту локализации процесса с помощью обычных фоторезистивных масок.

Имеется возможность управлять распределением примеси во всех измерениях путем изменения энергии ионов, применять сканирование ионного луча и защитные маски; возможность получать легированные слои под поверхностью, в объеме полупроводника (скрытое распределение); точно дозировать примеси за счет изменения плотности ионного тока в пучке и времени облучения; вводить их через диэлектрические и металлические покрытия (при соответствующем выборе режима); вводить примеси в количестве, превышающем равновесную концентрацию при температуре легирования.

Ограничениями в применении метода являются малая глубина проникновения ионов и вследствие этого малая глубина залегания p-n-переходов, затрудняющая применение последующих технологических обработок и предъявляющая высокие требования к качеству исходной поверхности полупроводника, а также сложность и высокая стоимость оборудования, необходимость использования труда специально обученного, высококвалифицированного персонала для обслуживания этого оборудования, необходимость соблюдения специальных мер по технике безопасности, связанных с применением высоких напряжений и возможностью возникновения проникающих излучений.