Гетерирование

Технология маскирования при ионной имплантации

Маски формируют из SiО₂, Si₃N₄, W, Мо, Аu и др. Толщины масок 0,1... 2 мкм. Они должны быть достаточно толстыми для полного торможения бомбардирующих ионов, иметь низкий коэффициент распыления ионным пучком и хорошо растворяться после облучения.

Большие дозы имплантации приводят к изменению физико-химических свойств маскирующих пленок. Так имплантация ионов Al в пленку SiO₂ приводит к образованию смешанных оксидов SiO₂–Аl₂Oз, обладающих повышенной химической стойкостью к действию растворителей по сравнению с чистой SiO₂.

Применение фоторезистов ограничивает температуру проведения ионной имплантации (не более 100 °С). Фоторезист под действием доз более 10¹⁴ ион ∙ см^-2 вследствие частичной полимеризации также становится труднорастворимым. Маскирование пленками металлов требует соблюдения особой осторожности, так как при имплантации возможно занесение атомов маски в полупроводниковые слои. В ряде случаев между слоями полупроводника и металлической маскирующей пленки создают тонкий слой диэлектрика, например SiO₂.

Гетерированием называется удаление нежелательных примесей и дефектов. Процесс гетерирования состоит в следующем: высвобождение примесей из химических соединений или разложение протяженных дефектов на составные части, диффузия примесей или составных частей дислокаций к зонам захвата (стокам), поглощение примесей или междоузельных атомов стоком. Под стоками понимают области полупроводника, куда попадают примесные или собственные атомы, которые затем перестают влиять на физические свойства этого полупроводника. Сток обычно связан с нарушением кристаллической решетки, например наличием плоскости сшивания двух монокристаллических блоков.

Диффузия фосфора является эффективным методом гетерирования Cu. Атомы Cu в Si в основном находятся в междоузлиях, забирая электроны у атомов P они переходят в трижды ионизированное состояние Сu^3- и образуют пары Р⁺Сu^3-. При больших дозах имплантированных ионов (более 10¹⁶ ион ∙ см^-2) последующая термообработка приводит к появлению дислокаций и поликристаллических зон с образованием границ, зерен. Например, внедрение в кремниевую пластину ионов инертных газов приводит к формированию при отжиге пузырьков газа, ограниченных кристаллографическими поверхностями.На этих поверхностях происходит эпитаксиальное наращивание новых слоев, таким образом, во время отжига формируется поликристаллическая структура на границах зерен, при этом происходит эффективное гетерирование примесей.