Спосіб легування напівпровідників методом атомів віддачі з металевих плівок у зовнішньому електричному полі

Спосіб легування напівпровідників методом 3 20263 U0 , Emax - макEmax симальна енергія атома віддачі, U0 – енергія поверхневого зв'язку металевої плівки (яка знаходиться в діапазоні 3¸10еВ для різних металів), m параметр потенціалу Томаса-Фермі, що повільно змінюється від значення m=1 при високих енергіях, коли потенціал переходить у кулонівський, до значення m=0 при дуже низьких енергіях, коли істотним стає екранування кулонівської взаємодії. Як було показано в роботах [3, 4], найкращого опису профілю концентрації атомів віддачі в області максимуму можна досягти при значенні m=0,055. Глибина залягання максимуму профілю концентрації атомів віддачі згідно з виразом (1) є: віддачі в напівпровіднику, e 0 = 2m æ U ö x0 = xmax ç 0 ÷ . çE ÷ è max ø Вона визначається лише енергією поверхневого зв'язку металу U0, оскількі xmax = hE2m (де h max - стала), і не залежить від енергії бомбардуючих іонів. При розташуванні структури металнапівпровідник у процесі опромінювання в зовнішr ньому електричному полі з напруженістю E вираз (1) змінюється наступним чином: N(x ) = N0 c 1- 2m 2m (2) 2(1-m) 1 ö æ ç e ± kc + c 2m ÷ ç 0 ÷ ç ÷ è ø r z E x max Де k = z - заряд юна віддачі, знак "+" Emax відповідає випадку, коли зовнішнє поле спрямоване проти напрямку пучка, а знак "-" уздовж напрямку пучка. Відзначимо, що величина напруженості пробою для чистих напівпровідників дуже велика (вона становить 30·106В/см для Si та 8-106В/см для Ge), тому до шарувати х структур, які розглядається, можна прикладати поля досить високої інтенсивності. Таким чином, як можно бачити з виразу (2), величина та напрям зовнішнього електричного поля суттєво впливають на профіль концентрації атомів віддачі в напівпровіднику. Це обумовлено зміною ефективного значення енергії поверхневого зв'язку металевої плівки в зовнішньому полі.. Поставлена задача вирішується тим, що для керування процесами формування профілю концентрації атомів віддачі в напівпровіднику при легуванні напівпровідників методом атомів віддачі з металевих плівок в зовнішньому електричному полі в процесі опромінювання системи металнапівпровідник пучком прискорених іонів при впливі на систему імпульсу напруги, згідно корисної моделі, величину й напрям зовнішнього електричного поля в процесі легування змінюють, при цьому цілеспрямовано змінюють профіль концентрації атомів віддачі в напівпровіднику. 4 Приклад конкретного виконання Спосіб легування напівпровідників методом атомів віддачи у зовнішньому електричному полі здійснюється наступним чином. На пластину кремнію з товщиною 0,1мм напилюють у вакуумі плівку ванадію товщиною 0,2мкм. Товщина плівки повинна бути рівній середній довжині проекційного пробігу іона Аr+ з енергією 800кеВ у ванадії. На зворотну сторону кремнієвої пластинки напилюють шар міді товщиною 3мкм для контакту з високовольтним джерелом напруги. Потім систему V-Si-Cu розташовують у вакуумній камері прискорювача та опромінюють іонами Аr+ з енергією 800кеВ з боку плівки вандію. В процесі опромінювання на систему подають напругу +30кВ та +10кВ уздовж напрямку пучка іонів, а також 30кВ та -10кВ назустріч напрямку пучка. Доза іон опромінювання 16 ион становить 1016 для см2 кожного випадку. Профілі концентрації атомів ванадія в кремнії, які були отримані після стравлювання плівки ванадію методом резерфордівського зворотнього розсіювання іонів Не +, представлені на фігурі 1. Криві (1) і (2) відповідають напрузі +30кВ та +10кВ, а криві (3) і (4) - напрузі -30кВ та -10кВ відповідно, крапки відповідають опроміненню структури без зовнішнього поля. Як видно із цієї фігури, прикладене зовнішнє електричне поле дозволяє істотно змінювати профіль концентрації атомі в віддачі ванадія в кремнії. Таким чином, запропонована корисна модель легування напівпровідників методом атомів віддачі у зовнішньому електричному полі дозволяє: 1. Цілеспрямовано змінювати профілі концентрації атомів віддачі металевих плівок в напівпровідниках в процесі імплантації, що суттєво впливає на електрофізичні якості одержаних напівпровідникових стр уктур. 2. Реалізувати спосіб за допомогою простого пристрою для зміни величини та напрямку зовнішнього електричного поля в межах до 10% від напруги пробою в напівпровіднику. Джерела інформації, прийняті до уваги при експертизі: 1. Grotzschel R., Klabes R., Kressing U., Schmidt A. Recoil implantation from thin surface films on silicon. - Rad. Eft. 1978, v. 36, No 2, p. 129- 134. 2. Littmark LJ., Hofer W. Recoil mixing in solids by energetic ion beams. - Nucl. Instr. and Meth, 1980, v. 168, p. 329-342. 3. Гетманец О.М., Пели хатый Н.М., Саган З.С. О профиле концентрации атомов отдачи вблизи поверхности раздела двух сред. - Проблемы ядерной физики и космических лучей, 1985,вып.25, с. 74-77. 4. Гетманец О.М., Дуплий С.А., Залюбовский И.И., Пелихатый Н.М. Процессы формирования профилей распределения атомов отдачи в приповерхностных слоях. - Повер хность, 1989, №2, с. 60-65. 5 Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 20263 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601