Казанский

Основные недостатки метода ИИ

58

1. Бомбардировка тяжелыми частицами приводит к образованию ра-

диационных дефектов, появление которых часто нежелательно, и

обычно это требует последующей дополнительной энергетической

обработки поверхности для их устранения.

2. Легирование путем имплантации ионов ограничено приповерхност-

ным слоем. Для некоторых применений этот факт является ограни-

чением возможностей метода.

3. Дополнительные эффекты при ИИ (каналирование, распыление,

диффузия) делают практически невозможным получение теоретиче-

ского профиля.

4. Метод ИИ недешев.

Торможение и пробеги ионов

Прохождение ионов через твердые тела сопровождается столкнове-

нием с частицами, приводящим к:

 торможению;

 изменению направления движения ионов;

 смещению атомов кристалла из узлов решетки;  распылению материала мишени;
 излучению вторичных частиц и квантов.

Основные механизмы торможения ионов (при Е= 1кэВ - 10МэВ):

1. Ядерные или упругие столкновения. При этом часть кинетической энергии передается атомам мишени, что вызывает образование сме-щенных из равновесного положения атомов. Этот механизм доминиру-ет при низких скоростях ионов.
2. Возбуждение электронов и ионизация атомов тормозящей среды -главная причина потерь энергии для быстрых ионов (называют элек-тронными или неупругими потерями).

59

Торможение ионов характеризуется величинами сечения электронно-

го

^Sе ^{= - N}₀  ^dx _e ⁽¹³⁾

и ядерного торможения

^S n ^{= - N}₀  ^dx _n ⁽¹⁴⁾

где N₀ - число атомов в единице объема,

(dE/dx)_е и (dE/dx)_n - соответствующие удельные потери энергии на единицу пути.
Расчет сечения для ядерного торможения по теории ЛШШ (Линд-хард - Шарф - Шиотт) с использованием потенциала Томаса - Ферми и се-чения электронного торможения (Линдхард и Винтер) дает следующие за-висимости.

S_n,e

^S_n ^Se

_E1 E₂ E_{3 E}

Рис.19. Зависимость тормозных сечений от энергии ионов

Некоторые численные значения энергий Е₁, Е₂, Е₃ в Si и Ge приведе-ны в Таблице 2.
Таблица 2. Численные значения энергий Е₁, Е₂, Е₃ (кэВ) в Si и Ge

60

_Ион Е₁

Si Ge ¹¹B 3 7 ³¹P 17 29
⁷⁵As 73 103
E₂ E₃

^Si Ge Si 17 13 3x10³ 140 140 3x10^4
800 800 2x10⁵