Способ ионного легирования материалов Советский патент 1980 года по МПК H01L21/265 

трат и унификащия сиоооба для ионов с различной энергией.

ПоставлеЕвая цель дости-гается тем, нто пучок iHiOHOB «выводят в атмосферу и его торможание осуществляют слоем воздуха, толщину которого изменяют путем перемещения облучаемого образца вдоль пути движения .нанО:В.

Изменяя расстояние пролета ионов в воздухе,- соответственно изменяют глубину проникновения ионов в облучаемый образец. Таким образом осуществляют перемещение конца пробега пуч|ка ионов по глубине об|разца, чем и обеспечивают получение зоны-ионного легирования заданного профиля.

Кроме того, .равномерное по глубине о-бразца HOiHHoe легирование получают путем paiBHOMepHoro перемещения облучаемого Образца вдоль пути иробега ио:нов IB воздухе. Концентрация 1В:недрен,ных на глубине образца ионов за один период перемещения .ацраделяется формулой

Ф

Л(/)

V dR.dXi

IK

где N(R) - конце(НТ1ра1Ция внедренных нонов на глубине Образца; Ф - ЩОтпок падающих на образец

ионав;

V - скорость перемещения образца; ,

dR IdX IK - п.р0й31водная в точке R фун.кциИ (X) измерения глубины про«ш но.вения ионов в облучаемый (образец от пути прохожден,ия падающим шучком.слоя воздух1а толщиной X. При постоянной величине потока частиц Ф и постоянной cKOipOiCTH перемещения образца, неравномерность концентрации внедренных ионав обусловлена только .изменением (величины dR/dX. Функцию R f(X) определяют численным методом по KpHiBbiM «пробег - Э1нерГ1Ия для воздуха и материала облучаемого образца. На всем интервале, июключая только граничные участки, она имеет линейный характер, т. е. dRIdX const, поэтому условие равномерности насыщения по глубине образца выполняется.

Для (получения равномерного ионного легирования по всей толщ-ине облучаемого образца, плоский образец равномерно перемещают вдоль направления пучка в пределах от полного иробега ионав в воздухе, когда .ионы не праникают в образец, до положения, .когда глубнна прони1КНовения ионо(в равна толщине образца. При этом берут образец толщиной, не правыщающей длину ЦОЛ.НОГО , щробега первичного пучка ионов в да1Н.ном материале. Расчеты показывают, что неравномерность ионного легирававия не превышает 20% в припаверхностных слоях, саста1вляющих 10% от всей толщины облуча1вмого образца.

На фиг. 1 представлена .зависимость глубины .прон.икно(Вения иротоиов с начальной энар(г.ией 9,45 МэВ в алюминии I, меди II, овинце П1 от толщ|ины слоя воздуха X, проходящего пуч1ко1м часинц. Ка,к видно, для алюминия эта зависимость имеет линейный характер ,на всем .интервале. Для меди и, в |большей степени для ювинца, линейность на ру|щается на граничных участ.ках, составляющих 10-Ii5% от всей толщины образца.На фиг. 2 представлена рассчитанная .зави1СИ1мость приведеннюй комцентрации внедренного водор ода NIФtp {N - ч.исло внедренных ионов водо1рО1да в 1 см, Ф - поток падающих на образец ио.нов, который принимается постоянным, t - время облучения, р - плотность облучаемого матё.риаша) по глубине меднопо образца при облучевии пучком протонов ic начальной энергией 9,45 МэВ методом р1авномер.ного ионHODO Легирований. Кривая IV характеризует равномерность ионного легИ(рования при одност,оронн1ем 1аблучени:и образца. В приповерх;н|остных: слоях образца отклонен.ие концентрации от Ореднего 1зн.ачення не превы.шает 20%. При облучении образца с. обеих сторон (кривая V) концентрация внед|реииых ионов в при(по:ве1рлностных -слоях меньше, чем в остально1Мобъеме образца, на 10%.

Испо.льзование йреилагаемого способа иоЕнюго лепирования .обеспечивает по .сравнению с существующими оп(ос1оба1ми следующие преимущества: унификацию способа ионного легирования для всех ионов с различной энер.пией, что особенно важно .при облучении н.а и.зохр1анных циклотронах; исключение применения трудиовы1пол,н.И:Мых .ка.либро1в|анных фильт ров со строго определенной 1торм10з.иой способностью, замена их слоем воздуха при выводе пучка в атмосферу; исключение необхоД1И.МОСТИ сканирования пучка ионов по поверхности облучаемого .образца и применение селекторного механизма тармозящ.их фильтров позволяют реализовать предлагае1мый способ в простом и надежном устройстве.

Формула изобретения

1. Способ ИО.ННОГО лешравания матери аЛ101з, заключающийся в том, что глубину проникнов-ения ионов IB облучаемый образец изменяют путем торможения первичного пучка .ионов, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса легкрова., снижения трудозатрат и унификации способа для ИОВОВ ic различной энергией, пуч,ок БОНОВ еьюодят в атмосферу и их торможение ооущес-пвляют слоем воздуха, тол- щину iKOTOporo изменяют перемещением облучаемого образца вдоль пути .движения ионов.

2. Способ по п. .1, отличающийся тем, что, с целью равно1мерного ионного лепирования по глубине образца, облучае1мый о;брлзец, пе1ремещают равномерно.

3. Способ по ош. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с щелью легирования ионами образца по «всей толишне, плоский образец толщиной, равной длине (вробега первичного луч-ка иояов в .материале, (перемещают на всем пути пробега ионов в воздухе.

слой воздуху Ж, сн ЧУие.г foo200 rjtySuHO oSpc/3t{a Jf,fti/M (Puz.z