Разработка и исследование технологии формирования активных диффузионных слоев элементов твердотельной электроники методом импульсной имплантации

• Автор: Панченко, Валерий Александрович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 148 с. : ил

1. Конструктивнотехнологические особенности импульсной ионной им 8 плантации с лазерным источником ионов.

1.1. Системы ионной имплантации.

1. 2. Системы ионной имплантации с лазерными источниками ионов.

1.3. Источники ускоряющего напряжения в установках импульсной ионной имплантации.

1.4. Система загрузки образцов для установок импульсной имплантации. 1. 5. Установка импульсной ионной имплантации с одноэлектродной сис темой ускорения.
1. 6. Установка импульсной ионной имплантации с многоэлектродной сис темой ускорения.

1. 7. Выводы из главы 1

2. Исследование особенностей технологии изготовления активных слоев элементов твердотельной электроники методом импульсной имплантации.

2.1. Исследование влияния метода имплантации на чистоту процесса.

2.2. Исследование процесса активации примеси после импульсной ионной имплантации.

2. 3. Коэффициенты диффузии примеси в кремнии после импульсной ион ной имплантации.

2. 4. Исследование прогиба пластин после импульсной ионной импланта ции и различных режимов отжига.
2.5. Скорость окисления кремния после импульсной ионной импланта ции.
2.6. Исследование качества эпитаксиальных слоев со скрытым слоем,
сформированным методом импульсной ионной имплантации.
2. 7. Качество рп переходов, полученных импульсной ионной имплантацией.
3. Применение и перспективы практического использования импульсной ионной имплантации в изделиях электронной техники.
3.1. Формирование базовой области мощного составного гранзисгора методом импульсной имплантации.
3. 2. Формирование скрытых слоев и активных областей НС методом импульсной имплантации.
3.3. Создание гсттсрирующих слоев методом импульсной имплантации.
3. 4. Влияние импульсной имплантации переходных элементов на время жизни неосновных носителей заряда в кремнии.
3.5. Перспективы применения метода импульсной ионной имплантации в производстве изделий электронной техники.
Заключение и выводы Литература
Введение


В реальных случаях при имплантации монокристаллических образцов при определенных условиях форма профиля внедренных ионов может существенно отличаться от гауссовой, например вследствие эффекта каналирования. На форму профиля внедренных ионов влияет также диффузионное перераспределение примеси, обусловленное повышением температуры образца при имплантации с высокой плотностью тока ионов, а также радиационностимулированная диффузия. При бомбардировке твердого тела различными ионами на поверхности и в объеме образца возникают различные дефекты, которые в случае полупроводниковой технологии, как правило, ухудшают параметры приборов , , , . Кроме того, значительная часть внедренной донорной или акцепторной примеси находится в электрически неактивном состоянии. Для устранения радиационных повреждений и увеличения степени электрической активации примеси после ионной имплантации проводится отжиг образцов. Однако основным видом отжига, используемым в технологии, попрежнему остается термический отжиг. Низкотемпературный отжиг при темперагурах К применяют в случаях, когда сформированные уже элементы конструкции прибора не выдерживают высоких температур. При гаком типе отжига сохраняется значительное число нарушений структуры полупроводника, но миграция дефектов невелика, что позволяет удалить максимум распределения дефектов, находящихся обычно ближе к поверхности, чем максимум распределения примеси на определенное расстояние от области рп перехода. Поэтому низкотемпературный отжиг может устранить большую часть радиационных повреждений в области рп перехода и обеспечить хорошее его качество. Немаловажным достоинством отжига при температуре около 3 К является возможность его проведения непосредственно в процессе внедрения, что сокращает технологический цикл. Степень электрической активности кремния при таком типе отжига не достигает единицы, т. Отжиг при температурах К позволяет повысить степень электрической активности примеси. При таком типе отжига коэффициент использования примеси близок к единице, т. Однако при такой термообработке искажается форма профиля внедренных ионов вследствие диффузионного перераспределения примеси. Высокотемпературный отжиг при температурах К применяют исключительно для диффузионной разгонки примеси из тонкого приповерхностного легированного слоя полупроводника . В полупроводниковой технологии такой вид отжига применяют главным образом для формирования бездефектных рп переходов, которые залегают значительно глубже радиационного нарушенного слоя. При этом используют преимущество ионной имплантации, заключающееся в строгом контроле количества внедренной примеси. Иногда вместо исчезновения остаточных дефектов наблюдается увеличение их числа и распространение за первоначальные пределы имплантированной области . Современное им плантационное оборудование позволяет проводить имплантацию полупроводников различными ионами с энергией от до 0 и более кэВ в диапазоне доз до ионсм2. Такие широкие возможности метода используются для решения многих технологических задач. Некоторые из основных областей применения метода ионной имплантации в производстве ИС приведены на рис. Традиционно метод ионной имплантации широко используется в МОП технологии. Строгая дозировка вводимой примеси и возможность проводить имплантацию через различные маскирующие слои позволяют регулировать пороговые напряжения по результатам замеров электрических параметров, т. МОП транзисторов. Формирование карманов и сток истоковых областей также легко осуществляется методом ионного легирования. Формирование практически всех элементов приборов, выполненных по биполярной технологии также возможно осуществлять методом ионной имплантации с последующей температурной обработкой. При этом, регулируя профиль распределения внедренных ионов можно добиваться заданных параметров приборов лучших, в большинстве случаев, по сравнению с диффузионными. Ионная имплантация позволяет значительно расширить диапазон создаваемых высокоомных прецизионных резисторов, входящих в состав ИС, изготовленных как по биполярной, лак и по МОП технологии. Поверхностное сопротивление ионнолегированных резисторов может достигать кОмкв.